專利名稱：位移傳感器斷線檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及位移傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種位移傳感器的斷線檢測裝置。
背景技術(shù)：
LVDT (Liner Variable Differen tial Transformer,線位移差分傳感器)在工業(yè)控制系統(tǒng)中主要用于測量直線上的位置信號。LVDT包括鐵芯、一個初級線圈、兩個次級線圈，分別為第一次級線圈和第二次級線圈，當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)部上下移動并偏離中心位置時，兩個次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不相等，此時，LVDT輸出端的輸出電壓是兩個次級線圈的電壓之差，所述輸出電壓的大小與鐵芯的位移量成線性關(guān)系。LVDT的線圈斷線時，輸出電壓為0V，與鐵芯在中心位置時的輸出電壓相等，因此，在LVDT輸出電壓為OV時，不能區(qū)分是LVDT斷線還是鐵芯處于中心位置。目前，有兩種方法檢測LVDT是否斷線，一是使用一對冗余的LVDT傳感器及調(diào)理電路，根據(jù)兩個調(diào)理電路產(chǎn)生的電壓采樣值相互比較，并結(jié)合一定的算法來區(qū)分鐵芯位于中心位置還是LVDT斷線，但該方法需要使用一對冗余的LVDT調(diào)理電路，實施復(fù)雜、成本較高，并且存在一定的誤判率；另一種是分別采集兩個次級線圈的電壓信號從硬件上來判斷LVDT是否處于正常工作狀態(tài)，該方法實現(xiàn)電路復(fù)雜，且斷線顯示不夠直觀。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供一種位移傳感器斷線檢測裝置，以實現(xiàn)以簡單的電路檢測LVDT是否出現(xiàn)斷線，且能夠直觀的實現(xiàn)斷線狀態(tài)，技術(shù)方案如下一種位移傳感器斷線檢測裝置，包括與初級線圈相連的激勵源，與第一次級線圈相連的第一測試電壓源，與第二次級線圈相連的第二測試電壓源；與所述第一次級線圈相連的第一阻抗變換電路，與所述第二次級線圈相連的第二阻抗變換電路；第一輸入端與所述第一阻抗變換電路相連，第二輸入端與所述第二阻抗變換電路相連的加法器，用于將所述第一次級線圈的輸出電壓及所述第二次級線圈的輸出電壓進行置加；與所述加法器的輸出端相連的直流分量調(diào)理電路，用于提取所述加法器輸出的電壓信號中的直流分量信號； 與所述加法器的輸出端相連的交流分量調(diào)理電路，用于提取所述加法器輸出的電壓信號中的交流分量信號；與所述直流分量調(diào)理電路相連的第一比較電路，用于將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓進行比較，得到第一比較結(jié)果；與所述交流分量調(diào)理電路相連的第二比較電路，用于將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓進行比較，得到第二比較結(jié)果；
與所述第一比較電路和所述第二比較電路相連的邏輯判斷電路，用于接收到直流分量信號高于所述第一預(yù)設(shè)電壓的第一比較結(jié)果和/或接收到交流分量信號低于所述第二預(yù)設(shè)電壓的第二比較結(jié)果時，判斷出該位移傳感器斷線故障，并輸出對應(yīng)的數(shù)字量信息。優(yōu)選的，所述直流分量調(diào)理電路包括濾波電路，用于濾除所述加法器輸出的電壓信號中的交流信號。優(yōu)選的，所述直流分量調(diào)理電路還包括電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將所述濾波電路輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為后級的第一比較電路的適用電壓范圍內(nèi)。優(yōu)選的，所述交流分量調(diào)理電路包括整流電路和濾波電路，其中所述整流電路用于將所述加法器輸出的電壓信號進行整流；所述濾波電路用于將所述整流電路的輸出信號進行濾波。優(yōu)選的，所述第一比較電路為反相電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路的輸出端，同相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓，輸出端連接所述邏輯判斷電路。優(yōu)選的，所述第二比較電路為同相電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端輸入有所述第二預(yù)設(shè)電壓，同相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路的輸出端，輸出端連接所述邏輯判斷電路。優(yōu)選的，所述邏輯判斷電路為邏輯與運算電路，該邏輯與運算電路的第一輸入端連接所述第一比較電路，第二輸入端連接所述第二比較電路。優(yōu)選的，所述第一比較電路為同相電壓比較器，該電壓比較器的同相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路的輸出端，反相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓，輸出端連接所述邏輯判斷電路。優(yōu)選的，所述第二比較電路為反相電壓比較器，該電壓比較器的同相輸入端輸入有所述第二預(yù)設(shè)電壓，反相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路的輸出端，輸出端連接所述邏輯判斷電路。優(yōu)選的，所述邏輯判斷電路為邏輯或運算電路，該邏輯或運算電路的第一輸入端連接所述第一比較電路，第二輸入端連接所述第二比較電路。優(yōu)選的，所述第一阻抗變換電路和所述第二阻抗變換電路均為電壓跟隨器。優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)電壓的范圍為O VI，其中，Vl為所述測試電壓的輸出電壓。優(yōu)選的，所述第二預(yù)設(shè)電壓的范圍為O V2，其中，V2為所述激勵源輸出電壓有效
值的一半。由以上本申請實施例提供的技術(shù)方案可見，所述位移傳感器的兩個次級線圈的輸出電壓經(jīng)過加法器進行疊加后，利用直流分量調(diào)理電路提取出加法器的輸出電壓中的直流分量信號，利用交流分量調(diào)理電路提取出所述加法器的輸出電壓中的交流分量信號，將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷次級線圈是否斷線，將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷初級線圈是否斷線，進而通過邏輯判斷電路判斷出位移傳感器是否斷線。該位移傳感器斷線檢測裝置利用加法器將兩個次級線圈的輸出電壓進行疊加后再進行后續(xù)處理，根據(jù)加法器的輸出電壓，利用一套檢測電路即可以檢測出次級線圈和初級線圈是否斷線，從而大大降低了該位移傳感器斷線檢測裝置的復(fù)雜度。而且，所述邏輯判斷電路的檢測結(jié)果采用數(shù)字量形式輸出，檢測結(jié)果顯示直觀。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請實施例一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請實施例另一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本申請實施例另一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。請參見圖1，示出了一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該位移傳感器斷線檢測裝置包括激勵源I、第一測試電壓Vssl、第二測試電壓 Vss2、第一阻抗變換電路2、第二阻抗變換電路3、加法器4、直流分量調(diào)理電路5、交流分量調(diào)理電路6、第一比較電路7、第二比較電路8、邏輯判斷電路9。所述激勵源I的兩端分別連接初級線圈101的兩端，為初級線圈101提供一定頻率的電能，所述LVDT正常工作時，在兩個次級線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。第一測試電壓Vssl與第一次級線圈102的A端相連，第一次級線圈102的B端連接第二次級線圈103的C端，第二次級線圈103的D端連接第二測試電壓Vss2，且第一測試電壓Vssl和第二測試電壓Vss2的輸出電壓相等。具體的，所述第一測試電壓Vssl的加入使得所述第一次級線圈斷線時，能夠檢測到一個恒定的電壓以作為判斷第一次級線圈是否斷線的依據(jù)。同理，引入所述第二測試電壓Vss2的目的也是在所述第二次級線圈斷線時，能夠檢測恒定的電壓信號以作為判斷第二次級線圈是否斷線的依據(jù)。所述第一次級線圈102的A端通過第一阻抗變換電路2連接至加法器4的第一輸入端，所述第二次級線圈103的D端通過第二阻抗變換電路3連接至加法器的第二輸入端。具體的，所述第一阻抗變換電路2和第二阻抗變換電路3用于使后級連接的檢測電路的輸入阻抗較大，防止檢測電路的引入對LVDT采集鐵芯位置的電路造成影響，從而保證所述LVDT斷線檢測裝置引入后LVDT鐵心位置采集電路仍能夠正常工作。優(yōu)選的，所述第一阻抗變換電路2和第二阻抗變換電路3可以通過電壓跟隨器實現(xiàn)，實現(xiàn)阻抗變換。所述加法器4，用于將第一次級線圈102的輸出電壓及第二次級線圈103的輸出電壓進行疊加，得到第一次級線圈102和第二次級線圈103的電壓和，利用一套檢測電路檢測該電壓和，即可判斷出兩個次級線圈是否斷線。直流分量調(diào)理電路5與所述加法器4的輸出端相連，用于提取所述加法器4輸出的電壓信號中的直流分量信號。具體的，所述直流分量調(diào)理電路5可以通過濾波電路實現(xiàn)，該濾波電路能夠濾除加法器4輸出的電壓信號中的交流分量信號，得到直流分量信號。優(yōu)選的，所述直流分量調(diào)理電路5還包括電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將所述提取出的直流分量信號轉(zhuǎn)換為所述第一比較電路能夠接收的電壓范圍。交流分量調(diào)理電路6與所述加法器4的輸出端相連，用于提取所述加法器4輸出的電壓信號中的交流分量信號。具體的，所述交流分量調(diào)理電路6可以通過整流電路及濾波電路實現(xiàn)，整流電路將所述加法器4輸出的電壓信號進行整流后提供給濾波電路進行濾波，從而得到交流分量信號。第一比較電路7與所述直流分量調(diào)理電路5相連，用于將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓比較，得到第一比較結(jié)果。具體的，該第一比較電路可以通過電壓比較器實現(xiàn)，所述第一預(yù)設(shè)電壓的范圍可以是O VI，其中，Vl為第一測試電壓Vssl或第二測試電壓Vss2的輸出電壓，所述第一比較結(jié)果存在以下兩種情況當(dāng)LVDT正常工作時，所述直流分量信號小于所述第一預(yù)設(shè)電壓；當(dāng)LVDT的次級線圈斷線時，所述直流分量信號大于所述第一預(yù)設(shè)電壓。第二比較電路8與所述交流分量調(diào)理電路6相連，用于將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓比較，得到第二比較結(jié)果。具體的，該第二比較電路可以通過電壓比較器實現(xiàn)，所述第二預(yù)設(shè)電壓的范圍可以是O V2，其中，V2為所述加法器4的輸出電壓中的交流電壓的有效值的一半，所述第二比較結(jié)果存在以下兩種情況當(dāng)LVDT正常工作時，所述交流分量信號大于所述第二預(yù)設(shè)電壓；當(dāng)LVDT的初級線圈斷線時，所述交流分量信號小于所述交流分量信號。邏輯判斷電路9與所述第一比較電路7及第二比較電路8相連，用于根據(jù)接收到的所述第一比較結(jié)果和/或第二比較結(jié)果，判斷出LVDT是否斷線，并輸出對應(yīng)的數(shù)字量信肩、O具體的，邏輯判斷電路9接收第一比較電路7的輸出結(jié)果和/或第二比較電路的比較結(jié)果，判斷出LVDT是否斷線。且該邏輯判斷電路9輸出數(shù)字量信號，能夠直觀顯示所述位移傳感器的斷線故障。本申請實施例提供的位移傳感器斷線檢測裝置，在所述位移傳感器的初級線圈疊加有激勵源，在所述位移傳感器的兩個次級線圈上分別疊加測試電壓，兩個次級線圈的輸出電壓經(jīng)過加法器進行疊加后，利用直流分量調(diào)理電路提取加法器輸出電壓中的直流分量信號，并利用第一比較電路將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷次級線圈是否斷線；利用交流分量調(diào)理電路提取所述加法器輸出電壓中的交流分量信號，利用第二比較電路將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷初級線圈是否斷線，進而通過邏輯判斷電路判斷出位移傳感器是否斷線。該位移傳感器斷線檢測裝置利用加法器將兩個次級線圈的輸出電壓進行疊加后再進行后續(xù)處理，根據(jù)加法器的輸出電壓，利用一套檢測電路即可以檢測出兩個次級線圈是否斷線，從而大大降低了該位移傳感器斷線檢測裝置的復(fù)雜度。而且，所述邏輯判斷電路輸出與檢測結(jié)果對應(yīng)的數(shù)字量信號，檢測結(jié)果顯示直觀。優(yōu)選的，請參見圖2，示出了另一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了位移傳感器斷線檢測裝置中的部分電路的具體電路示意圖。所述第一比較電路7為反相電壓比較器，其反相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路5的輸出端，同相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓REF1，當(dāng)LVDT的次級線圈斷線時，所述直流分量調(diào)理電路5輸出的電壓大于第一預(yù)設(shè)電REF1,輸出端輸出低電平信號；所述第二比較電路8為同相電壓比較器，其同相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路6的輸出端，反相輸入端輸入有第二預(yù)設(shè)電壓REF2，當(dāng)LVDT的初級線圈斷線時，所述交流分量電路6輸出端的電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓REF2,輸出端輸出低電平信號。邏輯判斷電路9為邏輯與運算電路，第一輸入端連接所述第一比較電路7的輸出端，第二輸入端連接所述第二比較電路8的輸出端，將第一比較電路7的輸出結(jié)果和第二比較電路8輸出結(jié)果進行邏輯與運算。具體的，當(dāng)LVDT的次級線圈斷線時，第一比較電路7輸出低電平，數(shù)字量信號為 “0”，當(dāng)LVDT的初級線圈斷線時，或第二比較電路8輸出低電平，對應(yīng)的數(shù)字量信號為“0”， 經(jīng)過邏輯判斷電路9進行邏輯與運算后，輸出數(shù)字量信號“O”;當(dāng)LVDT正常工作時，邏輯判斷電路輸出數(shù)字量信號“1”，該邏輯判斷電路能夠直觀地顯示LVDT是否斷線。優(yōu)選的，請參見圖3，示出了另一種位移傳感器斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。第一比較電路7為同相電壓比較器，其同相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路5 的輸出端，反相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓REF1，當(dāng)LVDT的次級線圈斷線時，所述直流分量調(diào)理電路5輸出的電壓大于第一預(yù)設(shè)電REF1,輸出端輸出高電平信號；第二比較電路8為反相電壓比較器，其反相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路6 的輸出端，同相輸入端輸入有第二預(yù)設(shè)電壓REF2，當(dāng)LVDT的初級線圈斷線時，所述交流分量電路6輸出端的電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓REF2,輸出端輸出高電平信號。所述邏輯判斷電路9為邏輯或運算電路，第一輸入端連接所述第一比較電路7的輸出端，第二輸入端連接所述第二比較電路8的輸出端，將第一比較電路7的輸出結(jié)果和第二比較電路8輸出結(jié)果進行邏輯與運算。具體的，當(dāng)LVDT的次級線圈斷線時，第一比較電路輸出高電平，對應(yīng)的數(shù)字量信號為“1”，或者，當(dāng)LVDT的初級線圈斷線時，第二比較電路8輸出高電平，對應(yīng)的數(shù)字量信號為“1”，經(jīng)過邏輯判斷電路9進行邏輯或運算后，輸出數(shù)字量信號“1”，當(dāng)LVDT正常工作時， 邏輯判斷電路9輸出數(shù)字量信號“0”，該邏輯判斷電路能夠直觀地顯示LVDT是否存在斷線故障。需要說明的是，所述第一比較電路和第二比較電路還可以采用其他的電路實現(xiàn)， 并不僅僅限于采用電壓比較器實現(xiàn)，凡是能夠?qū)崿F(xiàn)閾值比較功能的電路均是本發(fā)明公開和保護的范圍。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種位移傳感器斷線檢測裝置，其特征在于，包括與初級線圈相連的激勵源，與第一次級線圈相連的第一測試電壓源，與第二次級線圈相連的第二測試電壓源；與所述第一次級線圈相連的第一阻抗變換電路，與所述第二次級線圈相連的第二阻抗變換電路；第一輸入端與所述第一阻抗變換電路相連，第二輸入端與所述第二阻抗變換電路相連的加法器，用于將所述第一次級線圈的輸出電壓及所述第二次級線圈的輸出電壓進行疊加；與所述加法器的輸出端相連的直流分量調(diào)理電路，用于提取所述加法器輸出的電壓信號中的直流分量信號；與所述加法器的輸出端相連的交流分量調(diào)理電路，用于提取所述加法器輸出的電壓信號中的交流分量信號；與所述直流分量調(diào)理電路相連的第一比較電路，用于將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓進行比較，得到第一比較結(jié)果；與所述交流分量調(diào)理電路相連的第二比較電路，用于將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓進行比較，得到第二比較結(jié)果；與所述第一比較電路和所述第二比較電路相連的邏輯判斷電路，用于接收到直流分量信號高于所述第一預(yù)設(shè)電壓的第一比較結(jié)果和/或接收到交流分量信號低于所述第二預(yù)設(shè)電壓的第二比較結(jié)果時，判斷出該位移傳感器斷線故障，并輸出對應(yīng)的數(shù)字量信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述直流分量調(diào)理電路包括濾波電路， 用于濾除所述加法器輸出的電壓信號中的交流信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述直流分量調(diào)理電路還包括電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將所述濾波電路輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為后級的第一比較電路的適用電壓范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述交流分量調(diào)理電路包括整流電路和濾波電路，其中所述整流電路用于將所述加法器輸出的電壓信號進行整流；所述濾波電路用于將所述整流電路的輸出信號進行濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一比較電路為反相電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路的輸出端，同相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓，輸出端連接所述邏輯判斷電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二比較電路為同相電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端輸入有所述第二預(yù)設(shè)電壓，同相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路的輸出端，輸出端連接所述邏輯判斷電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述邏輯判斷電路為邏輯與運算電路， 該邏輯與運算電路的第一輸入端連接所述第一比較電路，第二輸入端連接所述第二比較電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一比較電路為同相電壓比較器，該電壓比較器的同相輸入端連接所述直流分量調(diào)理電路的輸出端，反相輸入端輸入有第一預(yù)設(shè)電壓，輸出端連接所述邏輯判斷電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第二比較電路為反相電壓比較器，該電壓比較器的同相輸入端輸入有所述第二預(yù)設(shè)電壓，反相輸入端連接所述交流分量調(diào)理電路的輸出端，輸出端連接所述邏輯判斷電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述邏輯判斷電路為邏輯或運算電路， 該邏輯或運算電路的第一輸入端連接所述第一比較電路，第二輸入端連接所述第二比較電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一阻抗變換電路和所述第二阻抗變換電路均為電壓跟隨器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)電壓的范圍為O VI，其中，Vl為所述測試電壓的輸出電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)電壓的范圍為O V2，其中，V2為所述激勵源輸出電壓有效值的一半。
全文摘要
本申請公開了一種位移傳感器斷線檢測裝置，所述位移傳感器的兩個次級線圈的輸出電壓經(jīng)過加法器進行疊加后，利用直流分量調(diào)理電路提取出加法器的輸出電壓中的直流分量信號，利用交流分量調(diào)理電路提取出所述加法器的輸出電壓中的交流分量信號，將所述直流分量信號與第一預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷次級線圈是否斷線，將所述交流分量信號與第二預(yù)設(shè)電壓進行比較，判斷初級線圈是否斷線，進而通過邏輯判斷電路判斷出位移傳感器是否斷線。加法器的輸出電壓，利用一套檢測電路即可以檢測出次級線圈或者初級線圈是否斷線，從而大大降低了該位移傳感器斷線檢測裝置的復(fù)雜度。而且，所述邏輯判斷電路的檢測結(jié)果采用數(shù)字量形式輸出，檢測結(jié)果顯示直觀。
文檔編號G01R31/02GK102590692SQ20121003145
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者張頌, 董良健, 郭淳, 陳宇 申請人:浙江中控技術(shù)股份有限公司