CN218781749U - 一种易于实现高精度安装的差动位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，属于传感器调零技术领域。本实用新型的差动位移传感器，包括A探头、B探头和控制器，A探头、B探头与控制器电连接；还包括调零探头，所述的调零探头能够替换A探头或者B探头，与控制器连接。本实用新型利用传感器的高精度和高分辨率输出，给第一个探头的安装提供了量化指导，给安装质量提供了高精度、高分辨率的数据反馈，提高第一个探头的安装精度，进而保证了传感器灵敏度的重复性。

Description

一种易于实现高精度安装的差动位移传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种易于实现高精度安装的差动位移传感器。

背景技术

差动传感器是一种常用的传感器形式，可以在一定程度上减小环境变化对传感器的影响。差动位移传感器有两个探头，被测物体运动时，目标板到两个探头的距离变化方向相反，因此两个探头的特性(电阻、电容、电感等)变化方向相反，可根据这些特性的变化解调出位移变化。当温度或其他环境因素变化时，由于环境因素是同时作用于两个探头，两个探头的特性的变化方向相同，可在电路中进行抵消，以减小环境变化对传感器的影响。

差动位移传感器在安装时要求两个探头到目标板的距离之和为定值d，以保证传感器灵敏度与标定结果保持一致，输出精确的位移量。差动位移传感器安装的过程一般是：(1)将目标板2调到合适位置；(2)安装其中一个A探头1，并调节其到目标板2的距离达到L＝d/2(如图1所示)；(3)安装另一个B探头3，调节其到目标板2的距离，使传感器输出为零(如图2所示)。其中，第二步A探头1到目标板2的距离可以使用直尺、塞尺等工具测量，但这些测量方式受人为因素影响较大，很难达到较高的精度。

经检索，关于差动传感器输出调零的技术方案已有较多公开，如申请号为201020243744.3的申请案，该申请案公开了一种差动电容式加速度传感器极板调零装置，其在壳体中央部位固定有磁钢，空腔的壳体内设有传感器磁路框架，其顶部有上、下可动极板，壳体内右侧装有下端开有凹槽的驱动板，可调偏心轮安装于凹槽内，并通过固定压板安装在传感器的磁路框架上，位于驱动板上部设有调整中心轴。该申请案在调整零点时，不会损伤传感器弹性簧片，可精确调节传感器零位输出电压。但该申请案结构相对复杂，实现成本相对较高，不便于推广应用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，本实用新型利用传感器的高精度和高分辨率输出，给第一个探头的安装提供了量化指导，进而保证了传感器灵敏度的重复性。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，包括A探头、B探头和控制器，A探头、B探头与控制器电连接；还包括调零探头，所述的调零探头能够替换A探头或者B探头，与控制器连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的调零探头包括相串联的电感和电阻，该电感和电阻设置在第一电路板上，第一电路板设置在第一外壳内，第一外壳的一端设置第一接头，电感和电阻串联后两端分别连接在第一接头的内芯和屏蔽层上。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的电感的电感量和电阻的电阻量，与调零探头所替换探头的电感量和电阻量相等。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的调零探头包括线圈和金属板，线圈和金属板分别粘贴在第一阻隔片的两侧，线圈、第一阻隔片和金属板均设置在第二外壳内，第二外壳的一端设置第二接头，所述线圈的两个接头分别经第一导线连接在第二接头的内芯和屏蔽层上。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的线圈，与调零探头所替换探头的线圈相同；所述的第一阻隔片采用陶瓷或玻璃片，且第一阻隔片的厚度为d/2。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的调零探头包括电容器，该电容器设置在第二电路板上，第二电路板设置在第三外壳内，第三外壳的一端设置第三接头；所述的电容器的一端连接第三接头的内芯，另一端连接第三接头的外屏蔽层，电容器和第三接头的内芯外部覆盖屏蔽罩，该屏蔽罩连接第三接头的内屏蔽层。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的调零探头包括电容探头，该电容探头设置于第四外壳中，第四外壳的一端设置第四接头，第四外壳的另一端设置第二阻隔片，第二阻隔片阻隔第四外壳和电容探头；电容探头通过同轴线连接第四接头。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的第二阻隔片采用陶瓷或玻璃片，且第二阻隔片的厚度为d/2。

作为本实用新型更进一步的改进，第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳均为金属外壳，第一接头、第二接头为同轴接头，第三接头、第四接头为三同轴接头。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，设计一调零探头，利用该调零探头在标定过程中替换传感器其中一个探头(如B探头)，记录传感器目标板调到零点时传感器的输出x₀并告知用户；而在安装传感器探头时，先安装A探头和调零探头，调节A探头与目标板的间距，使传感器的控制器输出为x₀，此时传感器的状态与标定时的状态一致，A探头与目标板的间距为d/2。移除调零探头，替换为B探头，调节B探头与目标板间距，使传感器的控制器输出为零，此时传感器两个探头到目标板的距离均为d/2。该方案利用传感器的高精度和高分辨率输出给第一个探头的安装提供了量化指导，给安装质量提供了高精度、高分辨率的数据反馈，提高第一个探头的安装精度，进而保证传感器灵敏度的重复性。

(2)本实用新型的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，整体设计思路简单，易于实现，调零探头的结构简单，制造成本低，便于推广应用。

附图说明

图1和图2为传统差动位移传感器的测量原理图；

图3和图4为本实用新型差动位移传感器的测量原理图；

图5为差动电涡流传感器其中一种实施方式的调零探头结构示意图；

图6为差动电涡流传感器另一种实施方式的调零探头结构示意图；

图7为差动电容传感器其中一种实施方式的调零探头结构示意图；

图8为差动电容传感器另一种实施方式的调零探头结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、A探头；2、目标板；3、B探头；4、控制器；5、调零探头；

61、第一接头；62、第一外壳；63、电感；64、电阻；65、第一电路板；

71、第二接头；72、第二外壳；73、第一导线；74、线圈；75、第一阻隔片；76、金属板；

81、第三接头；82、第三外壳；83、屏蔽罩；84、电容器；85、第二电路板；86、第二导线；87、第三导线；

91、第四接头；92、第四外壳；93、同轴线；94、电容探头；95、第二阻隔片。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图3和图4，本实施例的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，整体设计思路如下：制作一个调零探头5，使其参数与传感器在零点位置处，与其中一个探头(例如B探头3)的参数相等(相近也可)。

标定过程中，将传感器目标板2调到零点，移除B探头3，替换调零探头5，记录此时传感器的控制器4输出值x₀并告知用户。

安装传感器探头时，先安装A探头1和调零探头5，调节A探头1与目标板2的间距，使传感器的控制器4输出为x₀，此时传感器的状态与标定时的状态一致，A探头1与目标板2的间距为d/2。移除调零探头5，替换为B探头3，调节B探头3与目标板2间距，使传感器的控制器4输出为零，此时传感器两个探头到目标板的距离均为d/2。

本实施例利用传感器的高精度和高分辨率输出给第一个探头的安装提供了量化指导，给安装质量提供了高精度、高分辨率的数据反馈，提高第一个探头的安装精度，进而保证了传感器灵敏度的重复性。

实施例2

结合图5，对于差动电涡流传感器，所述的调零探头5可以是下面描述的形式：使用电感63和电阻64串联，该电感63的电感量和电阻64的电阻量分别与目标板2在零点时一个探头的电感量和电阻量相等(相近也可)。电感63和电阻64设置在第一电路板65上，第一电路板65设置在金属外壳内，金属外壳的一端设置同轴接头，电感63和电阻64串联后两端分别连接在同轴接头的内芯和屏蔽层上。

实施例3

结合图6，对于差动电涡流传感器，所述的调零探头5可以是下面描述的形式：包括线圈74和金属板76，线圈74和金属板76分别粘贴在第一阻隔片75的两侧，第一阻隔片75是一个厚度为d/2的陶瓷片，线圈74、第一阻隔片75和金属板76均设置在金属外壳内，金属外壳的一端设置同轴接头，线圈74的两个接头分别经第一导线73连接在同轴接头的内芯和屏蔽层上。所述的线圈74，与调零探头5所替换探头的线圈相同。

实施例4

结合图7，对于差动电容传感器，所述的调零探头5可以是下面描述的形式：使用一个标准电容器84模拟目标板在零点时的一个探头，电容器84的电容值应与目标板在零点时一个探头的电容值相近。电容器84设置在第二电路板85上，第二电路板85设置在金属外壳内，金属外壳的一端设置三同轴接头。电容器84的一端经第二导线86连接三同轴接头(Triax connector)的内芯(接测量电极)，另一端经第三导线87连接外层屏蔽(接地)。另外使用一个金属屏蔽罩83完全覆盖电容器84和第三接头81的内芯，并将屏蔽罩83连接到三同轴接头的内层屏蔽(接保护电极)。

实施例5

结合图8，对于差动电容传感器，所述的调零探头5可以是下面描述的形式：将一个标准电容探头94安装在一个接地金属外壳中，使该电容探头94表面到金属外壳距离为d/2左右，以此模拟目标板在零点时的一个探头。具体是设置一个厚度为d/2的玻璃片作为第二阻隔片95，利用该第二阻隔片95使得电容探头94表面到金属外壳距离为d/2。金属外壳的一端设置三同轴接头，电容探头94通过同轴线93连接三同轴接头。具体的说，标准电容探头94的测量电极连接三同轴接头的内芯，保护电极连接三同轴接头的内层屏蔽，调零探头的外壳连接三同轴接头的外层屏蔽以接地。

由以上描述可知，实施例2-5所述的4种差动位移传感器，结构简单，易于实现，制造成本低，便于推广应用。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，包括A探头(1)、B探头(3)和控制器(4)，A探头(1)、B探头(3)与控制器(4)电连接；其特征在于：还包括调零探头(5)，所述的调零探头(5)能够替换A探头(1)或者B探头(3)，与控制器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的调零探头(5)包括相串联的电感(63)和电阻(64)，该电感(63)和电阻(64)设置在第一电路板(65)上，第一电路板(65)设置在第一外壳(62)内，第一外壳(62)的一端设置第一接头(61)，电感(63)和电阻(64)串联后两端分别连接在第一接头(61)的内芯和屏蔽层上。

3.根据权利要求2所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的电感(63)的电感量和电阻(64)的电阻量，与调零探头(5)所替换探头的电感量和电阻量相等。

4.根据权利要求1所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的调零探头(5)包括线圈(74)和金属板(76)，线圈(74)和金属板(76)分别粘贴在第一阻隔片(75)的两侧，线圈(74)、第一阻隔片(75)和金属板(76)均设置在第二外壳(72)内，第二外壳(72)的一端设置第二接头(71)，所述线圈(74)的两个接头分别经第一导线(73)连接在第二接头(71)的内芯和屏蔽层上。

5.根据权利要求4所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的线圈(74)，与调零探头(5)所替换探头的线圈相同；所述的第一阻隔片(75)采用陶瓷或玻璃片，且第一阻隔片(75)的厚度为d/2。

6.根据权利要求1所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的调零探头(5)包括电容器(84)，该电容器(84)设置在第二电路板(85)上，第二电路板(85)设置在第三外壳(82)内，第三外壳(82)的一端设置第三接头(81)；所述的电容器(84)的一端连接第三接头(81)的内芯，另一端连接第三接头(81)的外屏蔽层，电容器(84)和第三接头(81)的内芯外部覆盖屏蔽罩(83)，该屏蔽罩(83)连接第三接头(81)的内屏蔽层。

7.根据权利要求1所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的调零探头(5)包括电容探头(94)，该电容探头(94)设置于第四外壳(92)中，第四外壳(92)的一端设置第四接头(91)，第四外壳(92)的另一端设置第二阻隔片(95)，第二阻隔片(95)阻隔第四外壳(92)和电容探头(94)；电容探头(94)通过同轴线(93)连接第四接头(91)。

8.根据权利要求7所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：所述的第二阻隔片(95)采用陶瓷或玻璃片，且第二阻隔片(95)的厚度为d/2。

9.根据权利要求2-8任一项所述的一种易于实现高精度安装的差动位移传感器，其特征在于：第一外壳(62)、第二外壳(72)、第三外壳(82)、第四外壳(92)均为金属外壳，第一接头(61)、第二接头(71)为同轴接头，第三接头(81)、第四接头(91)为三同轴接头。

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