專利名稱：位移測量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于位移精密測量的裝置，具體涉及一種用于測量直線位移和角位移的位移測量傳感器。
背景技術(shù)：
位移(直線位移或角位移)測量是最基本、最普通的測量。為了兼顧測量分辨率和量程，許多位移傳感器采用了在基體上精密刻線的柵式結(jié)構(gòu)，如光柵、磁柵等，對其在運動過程中發(fā)出的脈沖信號進行累加計數(shù)，即實現(xiàn)位移測量。高精度高密度的刻線引起很多問題，一方面刻線越密，就越容易受到污染。無論怎么密封保護，在生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣工況下，其微小的粉塵油污水氣都可能污染柵線，使之計數(shù)失效。另一方面，刻線不可能無限地密，而現(xiàn)有的密度遠不能滿足分辨率的要求。因此被迫普遍采用電了細分箱，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。加上高精度的刻線工藝，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是價格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新結(jié)構(gòu)測量位移的傳感器，不用精密刻線，因而價格低、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾力強。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用行波磁場來建立勻速運動坐標系。行波磁場是根據(jù)交流電機的工作原理，在線圈繞組中通以交流電產(chǎn)生的。本測量傳感器的結(jié)構(gòu)是將繞有線圈繞組的外殼作為定尺，在任一相鄰線圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)線作為定測頭導(dǎo)體，定測頭導(dǎo)體的兩端作為周期性的原始電信號的輸出端；另在行波磁場內(nèi)設(shè)置相對于定尺運動的動尺，在動尺上裝一根導(dǎo)體作為動測頭導(dǎo)體，動測頭導(dǎo)體的兩端作為周期性原始電信號的輸出端，上述結(jié)構(gòu)即構(gòu)成測量傳感器部分。
上述結(jié)構(gòu)可以是兩種形式，一種是角位移測量傳感器，它的定尺上的線圈繞組是按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)，動尺為一轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)軸。另一種是直線位移測量傳感器，它的定尺是將上述殼體和按圓周均勻分布的線圈繞組一齊按直線展開構(gòu)成，動尺是在行波磁場內(nèi)相對于定尺作直線運動滑尺。
傳感器定測頭導(dǎo)體上的輸出端和動測頭導(dǎo)體上的輸出端與信號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。當不斷持續(xù)運動的行波磁場經(jīng)過時，因磁力線切割效應(yīng)使兩個測頭上分別感應(yīng)出電信號，通過放大整形電路將上述兩路信號整形成為便于進行相位比較的波形，在通過比相電路測得兩路信號的相位差，從而反映了定尺與動尺的位置之差。
本發(fā)明的優(yōu)點是抗干擾能力強、測量精度高、體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于產(chǎn)品化開發(fā)。


圖1為角位移測量傳感器的俯視圖；圖2為角位移測量傳感器的定尺線圈繞組展開后的平面圖；圖3為角位移測量傳感器的動尺與動測頭導(dǎo)體裝配后的主視圖；圖4為角位移測量傳感器的動尺與動測頭導(dǎo)體裝配后的俯視圖；圖5為直線位移測量傳感器的俯視6為直線位移測量傳感器的定尺線圈繞組展開后的平面圖；圖7為直線位移測量傳感器的動尺與動測頭導(dǎo)體裝配后的主視圖；圖8為直線位移測量傳感器的動尺與動測頭導(dǎo)體裝配后的俯視圖；圖9為比相信號波形圖。
具體實施例方式在圖1至圖9中1-1——角位移定尺U——輸入線圈繞組的交流電壓1-2——角位移線圈繞組M——行波磁場1-3——角位移線圈鐵芯Ω——勻速旋轉(zhuǎn)速度1-4——角位移動尺ω——任意旋轉(zhuǎn)速度1-5——角位移動測頭導(dǎo)體 Δθ——角位移1-6——角位移定測頭導(dǎo)體 V——勻速直線運動速度P5——動測頭方波信號ΔL——直線位移P6——定測頭方波信號ΔT——用時間量表示的信號相位差t——時間 T——信號周期2-1——直線位移定尺 2-2——直線位移線圈繞組2-3——直線位移線圈鐵芯 2-4——直線位移動尺2-5——直線位移動測頭導(dǎo)體 2-6——直線位移定測頭導(dǎo)體實施例1參見圖1、2、3、4和圖9，為角位移測量傳感器的結(jié)構(gòu)，該傳感器是把和交流電機一樣的角位移線圈鐵心1-3上角位移線圈繞組1-2按圓周均布在圓形外殼內(nèi)作為角位移定尺1-1，將交流電機的轉(zhuǎn)了或另加轉(zhuǎn)軸作為角位移動尺1-4。在角位移定尺1-1的任一相鄰線圈之間的間隙處固定一根角位移定測頭導(dǎo)體1-6，該導(dǎo)體的兩端作為定測頭的輸出端，通過絕緣導(dǎo)線與信號整形電路的輸入端連接。在角位移動尺1-4上固定一根角位移動測頭導(dǎo)體1-5，該導(dǎo)體的兩端作為動測頭的輸出端，通過絕緣導(dǎo)線與信號放大整形電路的輸入端連接。當角位移線圈繞組1-2通以交流電時，將在角位移定尺1-1內(nèi)間隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)行波磁場M，其勻速旋轉(zhuǎn)速度為Ω，該速度取決于交流電頻率。每當旋轉(zhuǎn)行波磁場經(jīng)過角位移定測頭導(dǎo)體1-6和角位移動測頭導(dǎo)體1-5時，因磁力線被切割，按照右手定則，兩導(dǎo)線將分別產(chǎn)生電勢信號，以此作為動測頭周期性原始信號A5和定測頭周期性原始信號A6。再將這兩路原始信號放大和波形整理為動測頭方波信號P5和定測頭方波信號P6。由于角位移定測頭導(dǎo)體1-6在角位移定尺1-1中保持不動，所以定測頭方波信號相位保持不動；而角位移動測頭導(dǎo)體1-5隨角位移動尺1-4以任意旋轉(zhuǎn)速度ω和任意方向轉(zhuǎn)動，動測頭方波信號周期T與空間一個圓周360°相對應(yīng)?，F(xiàn)用時間差ΔT表示兩路信號的相位差，則角位移為 實施例2圖5、6、7、8和圖9，為直線位移測量傳感器結(jié)構(gòu)，直線位移測量傳感器的工作原理與實施例1完全相同。所不同的是，把交流電機的外殼和按圓周均勻分布的直線位移線圈鐵芯2-3上的直線位移線圈繞組2-2一齊按直線展開構(gòu)成直線位移定尺2-1，在直線位移定尺2-1的任一相鄰直線位移線圈繞組2-2之間的間隙處固定一根直線位移定測頭導(dǎo)體2-6；直線位移動尺2-4為在直線位移線圈繞組2-2通以交流電而產(chǎn)生的行波磁場內(nèi)作直線運動的滑尺，動尺體上固定一根隨直線位移動尺2-4一起作直線運動的直線位移動測頭導(dǎo)體2-5，行波磁場M的運動速度用V表示，直線位移動尺2-4的任意直線運行速度用v表示。當行波磁場M每運動一組線圖距離L，則重復(fù)切割直線位移定測頭導(dǎo)體2-6和直線位移動測頭導(dǎo)體2-5一次，由此得到的方波信號周期T與空間距離L對應(yīng)，用時間量ΔT表示兩路信號的相位差，則直線位移為ΔL=VΔT=LTΔT.]]>
權(quán)利要求
1.位移測量傳感器，包括定尺和動尺，其特征在于定尺為含有線圈繞組的殼體，線圈繞組通以交流電產(chǎn)生行波磁場，在任一相鄰的線圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)體作為定測頭導(dǎo)體，該導(dǎo)體兩端為定測頭周期性原始電信號的輸出端；在行波磁場內(nèi)設(shè)置有相對于定尺運動的動尺，動尺上裝有一根導(dǎo)體作為動測頭導(dǎo)體，該導(dǎo)體兩端為動測頭周期性原始電信號的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移測量傳感器，其特征在于定尺的線圈繞組是按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)，動尺為一轉(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圈繞組一齊按直線展開構(gòu)成，動尺是在行波磁場內(nèi)相對于定尺作直線運動的滑尺。
全文摘要
一種位移測量傳感器，屬于位移精密測量裝置。采用行波磁場來建立運動坐標系，在線圈繞組中通以交流電而形成行波磁場，將線圈繞組作為定尺，將行波磁場內(nèi)的運動件作為動尺，分別固定在定尺和動尺上的導(dǎo)體構(gòu)成定測頭導(dǎo)體和動測頭導(dǎo)體，兩測頭導(dǎo)體的輸出端與信號放大整形電路的輸入端連接。本傳感器解決現(xiàn)有技術(shù)價格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和抗干擾力差的問題，具有抗干擾能力強、體積小、簡化了結(jié)構(gòu)、成本低、易于產(chǎn)品化的優(yōu)點。
文檔編號G01B7/04GK1414340SQ02134130
公開日2003年4月30日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者彭東林, 張興紅, 劉小康 申請人:重慶工學院