專(zhuān)利名稱(chēng)：位移測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于位移精密測(cè)量的裝置，具體涉及一種用于測(cè)量直線(xiàn)位移和角位移的位移測(cè)量傳感器。
技術(shù)背景位移(直線(xiàn)位移或角位移)測(cè)量是最基本、最普通的測(cè)量。為了兼顧測(cè)量分辨率和量程，許多位移傳感器采用了在基體上精密刻線(xiàn)的柵式結(jié)構(gòu)，如光柵、磁柵等，對(duì)其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)出的脈沖信號(hào)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，即實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量。高精度高密度的刻線(xiàn)引起很多問(wèn)題，一方面刻線(xiàn)越密，就越容易受到污染。無(wú)論怎么密封保護(hù)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)惡劣工況下，其微小的粉塵油污水氣都可能污染柵線(xiàn)，使之計(jì)數(shù)失效。另一方面，刻線(xiàn)不可能無(wú)限地密，而現(xiàn)有的密度遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足分辨率的要求。因此被迫普遍采用電子細(xì)分箱，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。加上高精度的刻線(xiàn)工藝，使成本居高不下。綜上所述，現(xiàn)有柵式位移傳感器存在的缺點(diǎn)是價(jià)格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾力差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型測(cè)量位移的傳感器，不用精密刻線(xiàn)，因而價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾力強(qiáng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用行波磁場(chǎng)來(lái)建立勻速運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。行波磁場(chǎng)是根據(jù)交流電機(jī)的工作原理，在線(xiàn)圈繞組中通以交流電產(chǎn)生的。本測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)是將繞有線(xiàn)圈繞組的外殼作為定尺，在任一相鄰線(xiàn)圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)線(xiàn)作為定測(cè)頭導(dǎo)體，定測(cè)頭導(dǎo)體的兩端作為周期性的原始電信號(hào)的輸出端；另在行波磁場(chǎng)內(nèi)設(shè)置相對(duì)于定尺運(yùn)動(dòng)的動(dòng)尺，在動(dòng)尺上裝一根導(dǎo)體作為動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體的兩端作為周期性原始電信號(hào)的輸出端，上述結(jié)構(gòu)即構(gòu)成測(cè)量傳感器部分。
上述結(jié)構(gòu)可以是兩種形式，一種是角位移測(cè)量傳感器，它的定尺上的線(xiàn)圈繞組是按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)，動(dòng)尺為一轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)軸。另一種是直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器，它的定尺是將上述殼體和按圓周均勻分布的線(xiàn)圈繞組一齊按直線(xiàn)展開(kāi)構(gòu)成，動(dòng)尺是在行波磁場(chǎng)內(nèi)相對(duì)于定尺作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滑尺。
傳感器定測(cè)頭導(dǎo)體上的輸出端和動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體上的輸出端與信號(hào)放大整形電路的輸入端連接，該電路的輸出端與比相電路的輸入端連接。當(dāng)不斷持續(xù)運(yùn)動(dòng)的行波磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)時(shí)，因磁力線(xiàn)切割效應(yīng)使兩個(gè)測(cè)頭上分別感應(yīng)出電信號(hào)，通過(guò)放大整形電路將上述兩路信號(hào)整形成為便于進(jìn)行相位比較的波形，在通過(guò)比相電路測(cè)得兩路信號(hào)的相位差，從而反映了定尺與動(dòng)尺的位置之差。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)品化開(kāi)發(fā)。


圖1為角位移測(cè)量傳感器的俯視圖；圖2為角位移測(cè)量傳感器的定尺線(xiàn)圈繞組展開(kāi)后的平面圖；圖3為角位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體裝配后的主視圖；圖4為角位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體裝配后的俯視圖；圖5為直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器的俯視圖圖6為直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器的定尺線(xiàn)圈繞組展開(kāi)后的平面圖；圖7為直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體裝配后的主視圖；圖8為直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體裝配后的俯視圖；圖9為比相信號(hào)波形圖。
在圖1至圖9中1-1—角位移定尺U—輸入線(xiàn)圈繞組的交流電壓1-2—角位移線(xiàn)圈繞組M—行波磁場(chǎng)1-3—角位移線(xiàn)圈鐵芯Ω—?jiǎng)蛩傩D(zhuǎn)速度1-4—角位移動(dòng)尺ω—任意旋轉(zhuǎn)速度1-5—角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體 Δθ—角位移1-6—角位移定測(cè)頭導(dǎo)體 V—?jiǎng)蛩僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度P5—?jiǎng)訙y(cè)頭方波信號(hào)ΔL—直線(xiàn)位移P6—定測(cè)頭方波信號(hào)ΔT—用時(shí)間量表示的信號(hào)相位差t—時(shí)間T—信號(hào)周期2-1—直線(xiàn)位移定尺 2-2—直線(xiàn)位移線(xiàn)圈繞組2-3—直線(xiàn)位移線(xiàn)圈鐵芯 2-4—直線(xiàn)位移動(dòng)尺2-5—直線(xiàn)位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體2-6—直線(xiàn)位移定測(cè)頭導(dǎo)體
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見(jiàn)圖1、2、3、4和圖9，為角位移測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)，該傳感器是把和交流電機(jī)一樣的角位移線(xiàn)圈鐵心1-3上角位移線(xiàn)圈繞組1-2按圓周均布在圓形外殼內(nèi)作為角位移定尺1-1，將交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或另加轉(zhuǎn)軸作為角位移動(dòng)尺1-4。在角位移定尺1-1的任一相鄰線(xiàn)圈之間的間隙處固定一根角位移定測(cè)頭導(dǎo)體1-6，該導(dǎo)體的兩端作為定測(cè)頭的輸出端，通過(guò)絕緣導(dǎo)線(xiàn)與信號(hào)整形電路的輸入端連接。在角位移動(dòng)尺1-4上固定一根角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體1-5，該導(dǎo)體的兩端作為動(dòng)測(cè)頭的輸出端，通過(guò)絕緣導(dǎo)線(xiàn)與信號(hào)放大整形電路的輸入端連接。當(dāng)角位移線(xiàn)圈繞組1-2通以交流電時(shí)，將在角位移定尺1-1內(nèi)間隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)行波磁場(chǎng)M，其勻速旋轉(zhuǎn)速度為Ω，該速度取決于交流電頻率。每當(dāng)旋轉(zhuǎn)行波磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)角位移定測(cè)頭導(dǎo)體1-6和角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體1-5時(shí)，因磁力線(xiàn)被切割，按照右手定則，兩導(dǎo)線(xiàn)將分別產(chǎn)生電勢(shì)信號(hào)，以此作為動(dòng)測(cè)頭周期性原始信號(hào)A5和定測(cè)頭周期性原始信號(hào)A6。再將這兩路原始信號(hào)放大和波形整理為動(dòng)測(cè)頭方波信號(hào)P5和定測(cè)頭方波信號(hào)P6。由于角位移定測(cè)頭導(dǎo)體1-6在角位移定尺1-1中保持不動(dòng)，所以定測(cè)頭方波信號(hào)相位保持不動(dòng)；而角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體1-5隨角位移動(dòng)尺1-4以任意旋轉(zhuǎn)速度ω和任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)測(cè)頭方波信號(hào)周期T與空間一個(gè)圓周360°相對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)用時(shí)間差ΔT表示兩路信號(hào)的相位差，則角位移為 實(shí)施例2圖5、6、7、8和圖9，為直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器結(jié)構(gòu)，直線(xiàn)位移測(cè)量傳感器的工作原理與實(shí)施例1完全相同。所不同的是，把交流電機(jī)的外殼和按圓周均勻分布的直線(xiàn)位移線(xiàn)圈鐵芯2-3上的直線(xiàn)位移線(xiàn)圈繞組2-2一齊按直線(xiàn)展開(kāi)構(gòu)成直線(xiàn)位移定尺2-1，在直線(xiàn)位移定尺2-1的任一相鄰直線(xiàn)位移線(xiàn)圈繞組2-2之間的間隙處固定一根直線(xiàn)位移定測(cè)頭導(dǎo)體2-6；直線(xiàn)位移動(dòng)尺2-4為在直線(xiàn)位移線(xiàn)圈繞組2-2通以交流電而產(chǎn)生的行波磁場(chǎng)內(nèi)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的滑尺，動(dòng)尺體上固定一根隨直線(xiàn)位移動(dòng)尺2-4一起作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體2-5，行波磁場(chǎng)M的運(yùn)動(dòng)速度用V表示，直線(xiàn)位移動(dòng)尺2-4的任意直線(xiàn)運(yùn)行速度用v表示。當(dāng)行波磁場(chǎng)M每運(yùn)動(dòng)一組線(xiàn)圖距離L，則重復(fù)切割直線(xiàn)位移定測(cè)頭導(dǎo)體2-6和直線(xiàn)位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體2-5一次，由此得到的方波信號(hào)周期T與空間距離L對(duì)應(yīng)，用時(shí)間量ΔT表示兩路信號(hào)的相位差，則直線(xiàn)位移為ΔL=VΔT=LTΔT.]]>
權(quán)利要求1.位移測(cè)量傳感器，包括定尺和動(dòng)尺，其特征在于定尺為含有線(xiàn)圈繞組的殼體，線(xiàn)圈繞組通以交流電產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，在任一相鄰的線(xiàn)圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)體作為定測(cè)頭導(dǎo)體，該導(dǎo)體兩端為定測(cè)頭周期性原始電信號(hào)的輸出端；在行波磁場(chǎng)內(nèi)設(shè)置有相對(duì)于定尺運(yùn)動(dòng)的動(dòng)尺，動(dòng)尺上裝有一根導(dǎo)體作為動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，該導(dǎo)體兩端為動(dòng)測(cè)頭周期性原始電信號(hào)的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測(cè)量傳感器，其特征在于定尺的線(xiàn)圈繞組是按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)，動(dòng)尺為一轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測(cè)量傳感器，其特征在于定尺是將殼體和按圓周均勻分布的線(xiàn)圈繞組一齊按直線(xiàn)展開(kāi)構(gòu)成，動(dòng)尺是在行波磁場(chǎng)內(nèi)相對(duì)于定尺作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的滑尺。
專(zhuān)利摘要一種位移測(cè)量傳感器，屬于位移精密測(cè)量裝置。采用行波磁場(chǎng)來(lái)建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，在線(xiàn)圈繞組中通以交流電而形成行波磁場(chǎng)，將線(xiàn)圈繞組作為定尺，將行波磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)件作為動(dòng)尺，分別固定在定尺和動(dòng)尺上的導(dǎo)體構(gòu)成定測(cè)頭導(dǎo)體和動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，兩測(cè)頭導(dǎo)體的輸出端與信號(hào)放大整形電路的輸入端連接。本傳感器解決現(xiàn)有技術(shù)價(jià)格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和抗干擾力差的問(wèn)題，具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、成本低、易于產(chǎn)品化的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK2551972SQ0227577
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者彭東林, 張興紅, 劉小康 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院