專利名稱：一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法及其傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法及其傳感器，屬于傳感器技術(shù)和間隙或位移測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在一些對高速旋轉(zhuǎn)軸的振動進(jìn)行測量的場合，常常要求進(jìn)行非接觸測量，以避免傳感器探頭損害被測體表面。目前，轉(zhuǎn)動軸非接觸測量通常采用電渦流位移傳感器或電容位移傳感器。圖6是已有技術(shù)中，用電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)動軸軸向和徑向位移的結(jié)構(gòu)示意圖。傳感器探頭15安裝在轉(zhuǎn)動軸1的軸端，用于測量轉(zhuǎn)動軸軸向位移。傳感器探頭14、16對稱安裝在轉(zhuǎn)動軸1的徑向表面附近，用于測量轉(zhuǎn)動軸的一個徑向方向的位移。如果要測另外一個徑向方向的位移，還需要安裝兩個與探頭2、4成90度夾角的傳感器探頭。顯然采用這種方式的傳感器結(jié)構(gòu)將增加軸向長度，安裝結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。而且軸向測量的傳感器探頭還可能由于轉(zhuǎn)動軸的徑向位置變化或熱脹冷縮影響，使測量結(jié)果不僅反映了軸向位移的變化，還受徑向位移變化等因素的影響，同樣，徑向測量的傳感器探頭也會受安裝位置偏差的影響。這些因素都增大了位移測量誤差，甚至有可能危及機(jī)組的安全運(yùn)行。常規(guī)的電渦流位移傳感器和電容傳感器的另一個缺點(diǎn)是，容易受電磁干擾，在惡劣環(huán)境中抗干擾能力較差。隨著磁懸浮軸承的愈來愈廣泛的應(yīng)用，迫切需要新的軸向位移測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法及其傳感器，改變已有測量裝置的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡單可靠，并提高抗干擾能力，在惡劣環(huán)境中能長期可靠地工作。
本發(fā)明提出的同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法，首先在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套上設(shè)置非導(dǎo)磁壓環(huán)，非導(dǎo)磁壓環(huán)中鑲嵌轉(zhuǎn)子，在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套外套裝一個定子外殼，在定子外殼內(nèi)并行設(shè)置第一定子、第二定子和第三定子，三個定子之間設(shè)有墊片，第二定子與所述的轉(zhuǎn)子的中心位置相對，定子與轉(zhuǎn)子構(gòu)成位移測量傳感器。第一定子和第三定子分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2個探頭，每組探頭中的線圈按自感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接；第二定子為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有4個齒狀探頭，4個齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接。第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°。則轉(zhuǎn)動軸的軸向位移為Δz=a0ΔLz4μ0N12b,]]>轉(zhuǎn)動軸X方向的徑向位移為Δx=-a02ΔLxμ0N22bc,]]>Y方向的徑向位移為Δy=-a02ΔLyμ0N22bc,]]>其中ΔLz為第一定子和第三定子的線圈差動連接后電感的總變化量(Lz1+Lz2+Lz3+Lz4)-(Lz1′+Lz2′+Lz3′+Lz4′)，ΔLx為第二定子在X方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Lx+-Lx-)，ΔLy為第二定子在Y方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Ly+-Ly-)，Δx為轉(zhuǎn)動軸移動時X方向的徑向位移，Δy為轉(zhuǎn)動軸移動時Y方向的徑向位移，Δz為轉(zhuǎn)動軸移動時的軸向位移，μ0為第一、第二、第三定子齒狀探頭與轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁導(dǎo)率，N1為第一、第三定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，N2為第二定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，b為第一、第二、第三定子齒狀探頭的齒寬，即探頭磁極寬度，c為第一、第二、第三定子的厚度，a0為初始位置時轉(zhuǎn)動軸與傳感器定子的徑向間隙。
上述方法中的非導(dǎo)磁壓環(huán)由鋁或銅制成。第一定子、第二定子和第三定子的圓環(huán)鐵芯由硅鋼或坡莫合金制成。
本發(fā)明提出的同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的傳感器，包括非導(dǎo)磁壓環(huán)、轉(zhuǎn)子、第一定子、第二定子和第三定子。非導(dǎo)磁壓環(huán)安置在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套上，所述的轉(zhuǎn)子鑲嵌在非導(dǎo)磁壓環(huán)中。第一定子、第二定子和第三定子依次并行安置在傳感器定子外殼內(nèi)，由定位螺釘固定，定子之間設(shè)有墊片，第二定子與所述的轉(zhuǎn)子的中心相對。第一定子和第三定子分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個探頭，每組探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接；第二定子為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個齒狀探頭，齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接；所述的第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°。
上述傳感器中，第一定子和第三定子每組探頭中有2個探頭，第二定子每組探頭中有4個探頭。
本發(fā)明提出的一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法及其傳感器，通過徑向布置的電感線圈對兩個徑向和一個軸向位移信號進(jìn)行同步測量和處理，能有效地簡化位移傳感器的安裝，減少測量空間，而且該傳感器線圈按差動方式連接，可以有效地抵消溫度變化、電磁輻射、地線傳導(dǎo)等外部因素對測量的共模干擾，大大提高了測量的精度和抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)100米以上的長距離傳輸，而電渦流傳感器的信號直接傳輸距離一般不超過10余米。因此，本發(fā)明提出的傳感器適用于一些惡劣的工作環(huán)境，例如磁懸浮軸承中。


圖1是本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的傳感器中第一和第三定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的傳感器中第二定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖1的A-A剖視圖，以顯示第一定子、第二定子和第三定子的裝配關(guān)系。
圖5是本發(fā)明方法的測量原理圖，其中(a)是初始位置，(b)是轉(zhuǎn)動軸移動后位置。
圖6是已有的電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)動軸軸向和徑向位移的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1～圖6中，1轉(zhuǎn)軸是襯套，2是定位螺釘，3是傳感器定子外殼，4是第一定子，5是墊片，6是第二定子，7是墊片，8是第三定子，9是非導(dǎo)磁壓環(huán)，10是轉(zhuǎn)子，11是轉(zhuǎn)軸，12是定子鐵芯，由硅鋼或坡莫合金等導(dǎo)磁材料制成，13是在定子內(nèi)環(huán)齒狀探頭上繞制的線圈，14、15、16分別是已有測量裝置中的電渦流傳感器探頭。b為第一、第二、第三定子鐵芯內(nèi)環(huán)上的齒狀探頭的齒寬，即探頭的磁極寬度，c為第一、第二、第三定子鐵芯內(nèi)環(huán)上的齒狀探頭的齒厚，a0為轉(zhuǎn)動軸在初始位置時與傳感器定子的徑向間隙，z0為初始位置時轉(zhuǎn)動軸上的兩個交界面至第一和第三定子內(nèi)側(cè)端面的距離，Δx為轉(zhuǎn)軸移動時X方向的徑向間隙變化，Δy為轉(zhuǎn)軸移動時Y方向的徑向間隙變化，Δz為Z方向移動的位移。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法，首先在被測轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置非導(dǎo)磁壓環(huán)，非導(dǎo)磁壓環(huán)中鑲嵌轉(zhuǎn)子，在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套外套裝一個定子外殼，在定子外殼內(nèi)并行設(shè)置第一定子、第二定子和第三定子，三個定子之間設(shè)有墊片，第二定子與所述的轉(zhuǎn)子的中心位置相對，定子與轉(zhuǎn)子構(gòu)成位移測量傳感器。第一定子和第三定子分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2個探頭，每組探頭中的線圈按自感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接；第二定子為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有4個齒狀探頭，4個齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接。第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°。則轉(zhuǎn)動軸的軸向位移為Δz=a0ΔLz4μ0N12b,]]>轉(zhuǎn)動軸X方向的徑向位移為Δx=-a02ΔLxμ0N22bc,]]>Y方向的徑向位移為Δy=-a02ΔLyμ0N22bc,]]>其中ΔLz為第一定子和第三定子的線圈差動連接后電感的總變化量(Lz1+Lz2+Lz3+Lz4)-(Lz1′+Lz2′+Lz3′+Lz4′)，ΔLx為第二定子在X方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Lx+-Lx-)，ΔLy為第二定子在Y方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Ly+-Ly-)，Δx為轉(zhuǎn)動軸移動時X方向的徑向位移，Δy為轉(zhuǎn)動軸移動時Y方向的徑向位移，Δz為轉(zhuǎn)動軸移動時的軸向位移，μ0為第一、第二、第三定子齒狀探頭與轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁導(dǎo)率，N1為第一、第三定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，N2為第二定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，b為第一、第二、第三定子齒狀探頭的齒寬，即探頭磁極寬度，c為第一、第二、第三定子的厚度，a0為初始位置時轉(zhuǎn)動軸與傳感器定子的徑向間隙。
上述方法中的非導(dǎo)磁壓環(huán)由鋁或銅制成。第一定子、第二定子和第三定子的圓環(huán)鐵芯由硅鋼或坡莫合金制成。
本發(fā)明提出的同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括非導(dǎo)磁壓環(huán)9、轉(zhuǎn)子10、第一定子4、第二定子6和第三定子8。非導(dǎo)磁壓環(huán)9安置在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套1上，所述的轉(zhuǎn)子10鑲嵌在非導(dǎo)磁壓環(huán)9中。第一定子4、第二定子6和第三定子8依次并行安置在傳感器定子外殼3內(nèi)，由定位螺釘2固定，定子之間設(shè)有墊片5和7，第二定子6與所述的轉(zhuǎn)子10的中心相對。第一定子4和第三定子6的結(jié)構(gòu)如圖2所示，分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯12，齒狀探頭上繞有線圈13，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個探頭，每組探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接。第二定子6的結(jié)構(gòu)如圖3所示，為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個齒狀探頭，齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接。第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°，如圖4所示。
本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一定子和第三定子每組探頭中有2個探頭，如圖2所示，第二定子每組探頭中有4個探頭，如圖3所示。
上述傳感器中，構(gòu)成第一定子、第二定子和第三定子的圓環(huán)鐵芯12，可以用導(dǎo)磁率較高的硅鋼或坡莫合金等導(dǎo)磁材料制成。每組探頭中的線圈13按自感式繞制。第一和第三定子上的4組探頭線圈分別依次串聯(lián)，兩個定子之間將線圈按差動方式連接。第二定子上的4組探頭線圈中，相對的兩組探頭之間的線圈分別按差動方式連接。
圖5是本發(fā)明方法的測量原理圖，圖中只標(biāo)明了徑向的X方向和軸向的Z方向，而徑向的Y方向與X、Z方向夾角各為90度，未能在圖5中標(biāo)出。以下結(jié)合附圖5介紹本發(fā)明方法的測量原理圖5中Lz1為第一定子4的+X方向探頭的電感值，Lz3為第一定子4的-X方向探頭的電感值，Lz1’為第三定子8的+X方向探頭的電感值，Lz3’為第三定子8的-X方向探頭的電感值，Lx-為第二定子6的-X方向探頭的電感值，Lx+為第二定子6的+X方向探頭的電感值。a0為轉(zhuǎn)動軸在初始位置時與傳感器定子的徑向間隙，z0為初始位置時轉(zhuǎn)動軸上的兩個交界面至第一、第三傳感器定子(4，8)內(nèi)側(cè)端面的距離。Δx為轉(zhuǎn)軸移動時X方向向上的徑向間隙變化，即X徑向位移，Δy為轉(zhuǎn)軸移動時Y方向向上的徑向間隙變化，即Y徑向位移，Δz為Z方向向左移動的距離，即Z方向的位移。
當(dāng)轉(zhuǎn)動軸1位于圖5所示的初始位置時，即傳感器轉(zhuǎn)子10的兩個交界面分別位于兩個定子鐵芯端面的中心。沒有徑向移動時，由于第一和第三兩個定子分別由周向90度均勻分布的4組依次串聯(lián)的電感組成，當(dāng)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生徑向間隙變化而無軸向移動時，總電感值保持不變，因而兩個傳感器定子線圈差動后輸出為0。同時，第二定子上的4組探頭線圈中，相對的兩組探頭之間的線圈分別按差動方式連接，因而輸出也為0。
當(dāng)轉(zhuǎn)動軸的徑向和軸向位置發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)動軸上的兩個交界面與三個傳感器定子的相對位置發(fā)生變化，使得三個傳感器定子4、6和8的電感值均發(fā)生變化。
根據(jù)電感原理，在X方向，若徑向間隙變化為Δx，轉(zhuǎn)軸向左移動距離為Δz，則有第一定子在+X方向探頭的電感值Lz1=μ0N12b(z0+Δz)2(a0+Δx/2)]]>第一定子在-X方向探頭的電感值Lz3=μ0N12b(z0+Δz)2(a0-Δx/2)]]>第二定子在+X方向探頭的電感值Lz1′=μ0N12b(z0+Δz)2(a0+Δx/2)]]>第二定子在-X方向探頭的電感值Lz3′=μ0N12b(z0-Δz)2(a0-Δx/2)]]>當(dāng)徑向間隙變化范圍Δx較小時，可得(Lz1+Lz3)-(Lz1′+Lz3′)=2μ0N12bΔza0]]>同理，在與X成90度的Y方向，當(dāng)徑向間隙變化范圍Δy較小時，數(shù)學(xué)推導(dǎo)可得(Lz2+Lz4)-(Lz2′+Lz4′)=2μ0N12bΔza0]]>因此，第一定子和第二定子線圈差動連接后電感值的總變化量ΔL=(Lz1+Lz2+Lz3+Lz4)-(Lz1′+Lz2′+Lz3′+Lz4′)=4μ0N12bΔza0]]>即Δz=a0ΔL4μ0N12b]]>式中ΔL為第一定子和第三定子線圈差動連接后電感值的總變化量，Δz為轉(zhuǎn)動軸移動時Z方向向左移動的距離，μ0為氣隙磁導(dǎo)率，N1為第一定子和第三定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，b為傳感器定子內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭齒寬，即探頭的磁極寬度，a0為轉(zhuǎn)動軸在初始位置時與傳感器定子的徑向間隙。
同理，第二定子在+X方向探頭的電感值Lx+=μ0N22bc2(a0+Δx)]]>第二定子在-X方向探頭的電感值Lx-=μ0N22bc2(a0-Δx)]]>
第二定子在+Y方向探頭的電感值Ly+=μ0N22bc2(a0+Δy)]]>第二定子在-Y方向探頭的電感值Lx+=μ0N22bc2(a0-Δy)]]>當(dāng)徑向間隙變化范圍Δx和Δy較小時，可得Δx=a02(Lx+-Lx-)μ0N2bc=-a02ΔLxμ0N22bc]]>Δy=a02(Ly+-Ly-)μ0N2bc=a02ΔLyμ0N22bc,]]>式中ΔLx為第二定子的在X方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Lx+-Lx-)，ΔLy為第二定子的在Y方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Ly+-Ly-)，Δx為轉(zhuǎn)動軸移動時X方向的徑向位移，Δy為轉(zhuǎn)動軸移動時Y方向的徑向位移，μ0為定子的齒形探頭與轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁導(dǎo)率，N2為第二定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，b為定子內(nèi)環(huán)齒狀探頭的齒寬，即探頭磁極寬度，c為定子的厚度，a0為轉(zhuǎn)動軸在初始位置時與傳感器定子的徑向間隙。
上式清楚地表明，徑向位移Δx與第二定子上X方向相對的兩組探頭線圈差動后的電感輸出成線形關(guān)系，與Δy，Δz無關(guān)。徑向位移Δy與第二定子上Y方向相對的兩組探頭線圈差動后的電感輸出成線形關(guān)系，與Δx，Δz無關(guān)。軸向位移Δz與第一、第三定子4和8上線圈差動后的電感輸出成線性關(guān)系，與徑向位移Δx，Δy無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了徑軸向位移的同步測量。
權(quán)利要求
1.一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法，其特征在于該方法在被測轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置非導(dǎo)磁壓環(huán)，非導(dǎo)磁壓環(huán)中鑲嵌轉(zhuǎn)子，在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套外套裝一個定子外殼，在定子外殼內(nèi)并行設(shè)置第一定子、第二定子和第三定子，三個定子之間設(shè)有墊片，第二定子與所述的轉(zhuǎn)子的中心位置相對，定子與轉(zhuǎn)子構(gòu)成位移測量傳感器；所述的第一定子和第三定子分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2個探頭，每組探頭中的線圈按自感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接；第二定子為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有4個齒狀探頭，4個齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接；所述的第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°，則轉(zhuǎn)動軸的軸向位移為Δz=a0ΔLz4μ0N12b,]]>轉(zhuǎn)動軸X方向的徑向位移為Δx=-a02ΔLxμ0N22bc,]]>Y方向的徑向位移為Δy=-a02ΔLyμ0N22bc,]]>其中ΔLz為第一定子和第三定子的線圈差動連接后電感的總變化量(Lz1+Lz2+Lz3+Lz4)-(Lz1′+Lz2′+Lz3′+Lz4′)，ΔLx為第二定子在X方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Lx+-Lx-)，ΔLy為第二定子在Y方向相對的兩組探頭線圈差動連接后電感的變化量(Ly+-Ly-)，Δx為轉(zhuǎn)動軸移動時X方向的徑向位移，Δy為轉(zhuǎn)動軸移動時Y方向的徑向位移，Δz為轉(zhuǎn)動軸移動時的軸向位移，μ0為第一、第二、第三定子齒狀探頭與轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁導(dǎo)率，N1為第一、第三定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，N2為第二定子每組探頭的線圈總匝數(shù)，b為第一、第二、第三定子齒狀探頭的齒寬，即探頭磁極寬度，c為第一、第二、第三定子的厚度，a0為初始位置時轉(zhuǎn)動軸與傳感器定子的徑向間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的非導(dǎo)磁壓環(huán)由鋁或銅制成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的第一定子、第二定子和第三定子的圓環(huán)鐵芯由硅鋼或坡莫合金制成。
4.一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的傳感器，其特征在于該傳感器包括非導(dǎo)磁壓環(huán)、轉(zhuǎn)子、第一定子、第二定子和第三定子；所述的非導(dǎo)磁壓環(huán)安置在被測轉(zhuǎn)動軸的襯套上，所述的轉(zhuǎn)子鑲嵌在非導(dǎo)磁壓環(huán)中；所述的第一定子、第二定子和第三定子依次并行安置在傳感器定子外殼內(nèi)，由定位螺釘固定，定子之間設(shè)有墊片，第二定子與所述的轉(zhuǎn)子的中心相對；所述的第一定子和第三定子分別為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組齒狀探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個探頭，每組探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，4組探頭線圈依次串聯(lián)，第一和第三定子之間的線圈按差動方式連接；第二定子為一內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，齒狀探頭上繞有線圈，齒狀探頭有4組，4組探頭沿圓環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)圓周均布，每組探頭中有2～10個齒狀探頭，齒狀探頭中的線圈按自感式或互感式繞制，位置以軸心相對的兩組探頭之間的線圈按差動方式連接；所述的第二定子的齒狀探頭與第一、第三定子的齒狀探頭沿圓周相差45°。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于其中所述的第一定子和第三定子每組探頭中有2個探頭，第二定子每組探頭中有4個探頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同步測量轉(zhuǎn)動軸徑向和軸向位移的方法及其傳感器，屬于傳感器技術(shù)和間隙或位移測量技術(shù)領(lǐng)域。首先在被測轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置定子和轉(zhuǎn)子，以構(gòu)成位移測量傳感器。定子為內(nèi)環(huán)帶有齒狀探頭的圓環(huán)鐵芯，探頭上繞有線圈，每組探頭中的線圈按自感式繞制，根據(jù)氣隙磁導(dǎo)率、線圈總匝數(shù)、探頭磁極寬度等參數(shù)，即可計算轉(zhuǎn)動軸的軸向位移X方向及Y方向的徑向位移。本發(fā)明的方法及傳感器，有效地簡化了位移傳感器的安裝，減少測量空間，并能抵消溫度變化、電磁輻射、地線傳導(dǎo)等外部因素對測量的共模干擾，提高了測量的精度和抗干擾能力。本發(fā)明提出的傳感器適用于一些惡劣的工作環(huán)境，例如磁懸浮軸承中。
文檔編號G01D5/12GK1818539SQ200610064940
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者時振剛, 周燕, 趙雷, 趙晶晶, 孫卓, 石磊, 查美生 申請人:清華大學(xué)