CN220250935U - 一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，包括传感器本体和磁铁组件，传感器本体通过其上的安装连接件与缸筒外表面相连，磁铁组件通过其上的安装架与缸筒内部的活塞杆固定相连，磁铁组件包括至少两块不同极性的磁体，磁体为高透磁性永磁体，两块不同极性的磁体沿活塞杆的轴线方向并排布置，使外置于缸筒外表面的传感器本体中的敏感组件可以感应到相应磁场，从而实现位移实时监测。相比传统的外置式磁致伸缩位移传感器，其不需要在设备外部预留出安装磁铁及磁铁支架的空间，因此，本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器对设备外部的空间占用率低，可适应狭小空间，解决了缸筒外部空间受限时传感器难以安装的问题。

Description

一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器

技术领域

本申请涉及位移距离测量仪器技术领域，尤其涉及适用于工程机械、橡胶注塑、军工、煤矿、水利等传动位移距离测量中应用的，能够适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器。

背景技术

磁致伸缩技术由于其高精度和可靠性被大量用于军事、石化、机械制造、冶金、能源等行业。磁致伸缩位移传感器在大型工程机械设备的前轴、关节框架的转向缸等液压装置转向系统中广泛应用。目前磁致伸缩位移传感器按安装方式划分主要分为内置式和外置两大类，内置式主要安装在缸筒内部，外置式可直接安装在被控制设备外表面。

外置式磁致伸缩位移传感器主要借用可移动式固定卡片与设备连接，但目前市场上的外置式磁致伸缩位移传感器配套磁铁全部为外置式，且需要单独采用支架固定。因此，现有外置式磁致伸缩位移传感器对设备外的安装空间有较大需求，空间占用率高，在设备外空间受限的情况下，难以安装到位。

因此，现有外置式磁致伸缩位移传感器还存在着诸多缺陷，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本申请提供一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，以解决现有外置式磁致伸缩位移传感器难以适应狭小空间的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，包括传感器本体和磁铁组件，传感器本体上设置有与缸筒外表面适配相连的安装连接件，磁铁组件包括用以和缸筒内部的活塞杆适配相连的安装架；

传感器本体包括本体外壳，本体外壳内设置有控制部件，控制部件包括电路板以及安装在电路板上的敏感组件，本体外壳内形成用以容置控制部件的安装槽；本体外壳的一端设置有航插尾盖，另一端设置有封闭端盖，航插尾盖上安装有航插公头，航插公头的芯线与电路板相连；

磁铁组件还包括至少两块不同极性的磁体，磁体为高透磁性永磁体，两块不同极性的磁体沿活塞杆的轴线方向并排布置。

上述技术方案中进一步的，本体外壳为长条形壳体结构，敏感组件的一端连接有屏蔽管，屏蔽管沿本体外壳的长度方向布置，且通过固定支架固定在本体外壳内；屏蔽管中设置有玻纤管，玻纤管中设置有波导丝和高温导线。

进一步的，敏感组件通过敏感组件固定架安装在电路板上，敏感组件的引出线与电路板连接。

进一步的，敏感组件包括屏蔽罩以及设置在屏蔽罩内的敏感元件板，波导丝和高温导线均与敏感元件板焊接固定。

进一步的，屏蔽罩为不锈钢屏蔽罩。

进一步的，敏感元件板上设置有信号检出模块，电路板上设置有信号解析模块，信号检出模块与信号解析模块信号连接。

进一步的，电路板通过螺钉与航插尾盖连接固定；航插尾盖上形成用以安装航插公头的座孔，航插公头的芯线穿过座孔与电路板焊接固定；航插公头与航插母头适配连接后，将信号解析模块输出的电信号输出至使用终端。

进一步的，航插尾盖与本体外壳连接的端面上设有一圈密封槽，密封槽内设置有密封圈，航插尾盖通过螺钉与本体外壳的端部紧固相连。

进一步的，封闭端盖与本体外壳连接的端面上设有一圈密封槽，密封槽内设置有密封圈，封闭端盖通过螺钉与本体外壳的端部紧固相连。

进一步的，安装连接件包括移动式卡接片，本体外壳上设置有与移动式卡接片适配的滑槽，移动式卡接片的一端卡接在滑槽中，移动式卡接片在外力作用下沿滑槽往复滑移。

进一步的，移动式卡接片为U形片体结构件，移动式卡接片上形成与缸筒外表面上的卡座适配的卡槽。

进一步的，安装连接件包括设置在本体外壳上的固定块，固定块与缸筒外表面上的卡座适配连接。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，包括传感器本体和磁铁组件，传感器本体通过其上的安装连接件与缸筒外表面相连，磁铁组件通过其上的安装架与缸筒内部的活塞杆固定相连，磁铁组件包括至少两块不同极性的磁体，磁体为高透磁性永磁体，两块不同极性的磁体沿活塞杆的轴线方向并排布置，使外置于缸筒外表面的传感器本体感应到相应磁场。相比传统的外置式磁致伸缩位移传感器，其不需要在设备外部预留出安装磁铁及磁铁支架的空间，因此，本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器对设备外部的空间占用率低，可以适应狭小空间，解决了缸筒外部空间受限时传感器难以安装的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1是一种实施例中本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器的结构示意图，图中示出的传感器本体与磁铁组件安装在不同位置，两者搭配使用；

图2是一种实施例中本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器中的传感器本体的结构拆解示意图。

附图标记说明：

1、本体外壳；2、磁铁组件；3、航插公头；4、航插尾盖；5、密封垫；6、敏感组件；7、敏感组件固定架；8、电路板；9、固定支架；10、封闭端盖；11、内六角螺钉；12、固定块；13、移动式卡接片。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，该传感器是一种磁铁内置外壳外置型磁致伸缩直线位移传感器，主要包括传感器本体和磁铁组件2，传感器本体上设置有安装连接件，磁铁组件2上设置有安装架。安装时，传感器本体通过其上的安装连接件与缸筒外表面相连，磁铁组件2通过其上的安装架与缸筒内部的活塞杆固定相连。相比传统的外置式磁致伸缩位移传感器，其不需要在设备外部预留出安装磁铁及磁铁支架的空间，因此，本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器对设备外部的空间占用率低，可以适应狭小空间，解决了缸筒外部空间受限时传感器难以安装的问题。

本申请提供的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器包括传感器本体和磁铁组件2，如图1，传感器本体安装在缸筒外表面，磁铁组件2安装在缸筒内活塞杆上，两者搭配使用。

在一种实施例中，传感器本体包括本体外壳1，本体外壳1上设置有用以和缸筒外表面相连的安装连接件，该安装连接件可以是设置在本体外壳1上的移动式卡接片13，本体外壳1上设置有与移动式卡接片13适配的滑槽，移动式卡接片13的一端卡接在滑槽中，移动式卡接片13在外力作用下沿滑槽往复滑移。具体的，如图2，移动式卡接片13可以是U形片体结构件，U形片体结构件中间弯曲的槽部上形成与缸筒外表面上的卡座适配的卡槽。安装时，可以根据实际需求滑动移动式卡接片13至目标位置，以调节传感器本体与缸筒的相对位置。当然，移动式卡接片13也可以是其他形状，比如直板式结构，其上形成连接孔，安装时将螺钉穿过连接孔，通过螺钉将移动式卡接片13安装在缸筒外表面上。本申请中的移动式卡接片13优选冲压成型的卡接片，移动式卡接片13的尺寸规格可依据用户需求设计制作，设置在本体外壳1上可随意滑动，传感器可通过该移动式卡接片13与设备固定。

在另一种实施例中，上述的安装连接件可以是设置在本体外壳1上的固定块12，固定块12与缸筒外表面上的卡座适配连接，具体的，缸筒外表面的卡座上可以设置安装槽，固定块12嵌装在安装槽中，还可通过螺钉等将固定块12和安装槽槽壁进行连接固定。

当然，本申请中的传感器本体上可以设置多种安装连接件，可以根据实际安装需求择优选择合适的安装连接件。

本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器的本体外壳1为长条形壳体结构，本体外壳1内形成用以容置控制部件的安装槽，控制部件包括电路板8以及安装在电路板8上的敏感组件6，敏感组件6的一端连接有屏蔽管，屏蔽管沿本体外壳1的长度方向布置，且通过固定支架9固定在本体外壳1内，屏蔽管中设置有玻纤管，玻纤管中设置有波导丝和高温导线，波导丝和高温导线与敏感组件6相连。

本申请中的本体外壳1的一端设置有航插尾盖4，另一端设置有封闭端盖10。电路板8通过螺钉与航插尾盖4连接固定。

本申请中的航插尾盖4上形成用以安装航插公头3的座孔，航插公头3的芯线穿过座孔与电路板8焊接固定。航插尾盖4与本体外壳1连接的端面上设有一圈密封槽，密封槽内设置有密封圈，航插尾盖4通过螺钉与本体外壳1的端部紧固相连。

本申请中的敏感组件6通过敏感组件固定架7安装在电路板8上，敏感组件6的引出线与电路板8连接；敏感组件6包括不锈钢屏蔽罩以及设置在不锈钢屏蔽罩内的敏感元件板，屏蔽管中的波导丝和高温导线均与敏感元件板焊接固定。敏感元件板上设置有信号检出模块，电路板8上设置有信号解析模块，信号解析模块可将信号检出模块检出的信号转换为标准电信号，并将转换后的电信号通过航插公头3传输到使用终端。

本申请中的磁铁组件2包括至少两块不同极性的磁体，磁体为高透磁性永磁体，两块不同极性的磁体沿活塞杆的轴线方向并排布置。即磁铁组件2内置于缸筒内部活塞杆上随活塞杆移动而移动，N极与S极并排放置，使外置于缸筒外表面的传感器本体感应到相应磁场。磁铁组件2的尺寸可根据油缸尺寸不同而设计不同尺寸组件进行配合。

上述的信号检出模块和波导丝构成敏感组件6的信号采样元件，磁铁组件2随活塞杆移动时，信号采样元件可感应磁铁组件2的磁场信号，进而通过敏感元件板、电路板8、航插公头3、航插母头等传输至使用终端，实现直线位移监测。

本申请中的封闭端盖10与本体外壳1连接的端面上设有一圈密封槽，密封槽内设置有密封圈，封闭端盖10通过螺钉与本体外壳1的端部紧固相连。

本申请中的本体外壳1优选具有良好综合性能的铝合金压铸一体成型件，敏感组件6、电路板8、屏蔽管等控制部分全部置于本体外壳1中，在本体外壳1与航插尾盖4之间，以及本体外壳1与封闭端盖10之间均设置密封垫5，本申请提供的传感器本体可以达到最高IP68防护等级。

本申请中的敏感组件6的屏蔽罩采用不锈钢材质可抗干扰，保护电子元件不受损坏，保证传感器长期稳定、可靠的工作。

本申请中用以固定屏蔽管的固定支架9的材质优选增强尼龙，采用注塑成型，起到支撑作用，使屏蔽管在本体外壳1内更加稳定抗震，每台传感器上用以固定屏蔽管的固定支架9的数量根据实际量程而定。

本申请中优选自带O型圈的航插公头3，航插公头3装入航插尾盖4上并灌胶，航插公头3导线连接至电路板8并焊接，整体结构密封性好，且连接可靠稳定。

本申请提供一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其本体外壳采用扁平化设计，整体为细长的直线型壳体结构，本体外壳固定在缸筒外表面，配套磁铁内置于缸筒内部，与活塞杆固定，解决了缸筒外部空间受限及安装问题。经测试，本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器最大测量长度可达5800mm，可用在空间高度狭小不宜安装的设备上。

本申请提供的外置型磁致伸缩直线位移传感器的敏感组件可以是模块式的芯体结构。在一种具体的实施例中，该模块式的敏感组件包括板状基座及安装在基座一侧且与基座围成屏蔽密封腔的不锈钢屏蔽罩；屏蔽密封腔内设置有：分别安装在基座上的敏感元件板和线圈支架座、分别插设在线圈支架座上的支架柱和线圈支架，以及焊接固定在敏感元件板上的排线。基座的另一侧与屏蔽管相连，屏蔽管中设置有玻纤管，玻纤管中设置有波导丝和高温导线；波导丝穿过线圈支架座与支架柱及敏感元件板分别焊接固定，高温导线穿过线圈支架座与敏感元件板焊接固定；屏蔽密封腔内填充有绝缘密封胶。基座上开设有通孔，线圈支架座的第一端穿过通孔伸入屏蔽管中；线圈支架座上形成允许波导丝和高温导线穿过的结构孔；线圈支架座的第二端位于屏蔽密封腔内，且与基座的表面紧贴，支架柱和线圈支架在第二端上相对设置，支架柱上形成允许波导丝和高温导线穿过的通道。敏感元件板和线圈支架相对设置在支架柱的两侧，支架柱靠近敏感元件板。基于上述结构，本申请中使用的敏感组件可以作为模块式芯体安装在传感器本体中，方便拆卸更换，减少了传感器的装配时间、维护成本，并降低了装配的难易程度。

本申请提供的一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器与国内现有磁致伸缩位移传感器技术相比，具体以下优点：

1.本申请提供的传感器的磁铁组件内置于缸筒内部，外部只有传感器本体，可适应安装空间相对狭小的设备，同时方便安装和维护。

2.本申请提供的传感器的本体外壳为压铸铝一体成型，前后端盖均装有密封垫，且内部含有各类支架对元器件进行固定，整体防护性能高，抗震性能好。

3.本申请提供的传感器采用非接触式测量，使用寿命长，且不受外界限制，对灰尘影响及电磁扰动不敏感，检测结果精确。

4.本申请提供的传感器本体可通过移动式卡接片和/或固定块进行固定，解决了普通外置式传感器固定方式单一的问题，可以根据实际安装需求择优选用合适的安装方式。

5.本申请提供的传感器本体中的敏感组件带有不锈钢屏蔽罩，不锈钢屏蔽罩防止内部电器件因静电而造成损坏，且在一定程度上抑制外界信号对其内部电器件的干扰，保证传感器的检测结果准确可靠。

6.本申请提供的传感器整体结构上配置简单，节省安装时间，标配M12电缆航空插头连接，其内的敏感组件可以是模块式的芯体结构，安装方便。

7.本申请提供的传感器在控制上可连续检测和诊断，传输速率高，数据处理周期短，结构部分可根据客户需求进行参数化设计，整体具有良好的机械性能及较高的防护等级，安装便捷，是多种直线位移传感器(如电位差计、LVDT等)的有效替代产品。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，包括传感器本体和磁铁组件(2)，所述传感器本体上设置有与缸筒外表面适配相连的安装连接件，所述磁铁组件(2)包括用以和缸筒内部的活塞杆适配相连的安装架；

所述传感器本体包括本体外壳(1)，所述本体外壳(1)内设置有控制部件，所述控制部件包括电路板(8)以及安装在所述电路板(8)上的敏感组件(6)，所述本体外壳(1)内形成用以容置所述控制部件的安装槽；所述本体外壳(1)的一端设置有航插尾盖(4)，另一端设置有封闭端盖(10)，所述航插尾盖(4)上安装有航插公头(3)，所述航插公头(3)的芯线与所述电路板(8)相连；

所述磁铁组件(2)还包括至少两块不同极性的磁体，所述磁体为高透磁性永磁体，两块不同极性的磁体沿活塞杆的轴线方向并排布置。

2.根据权利要求1所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述本体外壳(1)为长条形壳体结构，所述敏感组件(6)的一端连接有屏蔽管，所述屏蔽管沿本体外壳(1)的长度方向布置，且通过固定支架(9)固定在本体外壳(1)内；所述屏蔽管中设置有玻纤管，所述玻纤管中设置有波导丝和高温导线。

3.根据权利要求2所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述敏感组件(6)通过敏感组件固定架(7)安装在电路板(8)上，所述敏感组件(6)的引出线与所述电路板(8)连接；

所述敏感组件(6)包括屏蔽罩以及设置在所述屏蔽罩内的敏感元件板，所述波导丝和高温导线均与所述敏感元件板焊接固定；

所述屏蔽罩为不锈钢屏蔽罩。

4.根据权利要求3所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述敏感元件板上设置有信号检出模块，所述电路板(8)上设置有信号解析模块，所述信号检出模块与信号解析模块信号连接；

所述电路板(8)通过螺钉与所述航插尾盖(4)连接固定；所述航插尾盖(4)上形成用以安装航插公头(3)的座孔，所述航插公头(3)的芯线穿过所述座孔与所述电路板(8)焊接固定；所述航插公头(3)与航插母头适配连接后，将所述信号解析模块输出的电信号输出至使用终端。

5.根据权利要求1所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述航插尾盖(4)与本体外壳(1)连接的端面上设有一圈密封槽，所述密封槽内设置有密封圈，所述航插尾盖(4)通过螺钉与所述本体外壳(1)的端部紧固相连；

所述封闭端盖(10)与本体外壳(1)连接的端面上设有一圈密封槽，所述密封槽内设置有密封圈，所述封闭端盖(10)通过螺钉与所述本体外壳(1)的端部紧固相连。

6.根据权利要求1所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述安装连接件包括移动式卡接片(13)，所述本体外壳(1)上设置有与所述移动式卡接片(13)适配的滑槽，所述移动式卡接片(13)的一端卡接在所述滑槽中，所述移动式卡接片(13)在外力作用下沿所述滑槽往复滑移；

所述移动式卡接片(13)为U形片体结构件，所述移动式卡接片(13)上形成与缸筒外表面上的卡座适配的卡槽。

7.根据权利要求1所述的可适应狭小空间的外置型磁致伸缩直线位移传感器，其特征在于，所述安装连接件包括设置在所述本体外壳(1)上的固定块(12)，所述固定块(12)与缸筒外表面上的卡座适配连接。