本實(shí)用新型實(shí)施例涉及傳感器技術(shù)，尤其涉及一種磁致伸縮位移傳感器及所適用的位移測量裝置。

背景技術(shù)：

在工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域，由于各種工況的需求，需要測量位移和液位。其中，基于磁致伸縮原理的位移測量裝置具有：高精度、高可靠、大量程、多位置測量的特點(diǎn)。因此，該種位移測量裝置在工業(yè)上應(yīng)用頗多。

在實(shí)際生產(chǎn)時，受電路電連接要求，波導(dǎo)絲、機(jī)械波拾波器、位移測量電路等需要集成的生產(chǎn)。這使得生產(chǎn)位移測量裝置在生產(chǎn)時需要提供大的生產(chǎn)線來承載半成品。各模塊之前過度依賴電連接，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜等問題。

因此，需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種磁致伸縮位移傳感器及所適用的位移測量裝置，以解決位移測量裝置的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、不便于模塊化生產(chǎn)等問題。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種磁致伸縮位移傳感器，包括：帶有外接接口的外殼；其中，所述外接接口包括用于與波導(dǎo)絲電連接的電氣接口；由所述外殼伸入殼內(nèi)的波導(dǎo)絲管道；在所述外殼內(nèi)且所述波導(dǎo)絲管道旁設(shè)有回波檢出單元，用于通過感應(yīng)伸入波導(dǎo)絲管道內(nèi)的波導(dǎo)絲在磁致伸縮時對所述波導(dǎo)絲周圍磁場的擾動，得到相應(yīng)的回波脈沖信號；與所述回波檢出單元電連接的位移測量單元，用于基于所述回波脈沖信號、與預(yù)先確定的產(chǎn)生機(jī)械波的發(fā)射脈沖信號之間的時間差，測量位移信息。

第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種磁致伸縮位移測量裝置，包括：如上所述的磁致伸縮位移傳感器；回波阻尼套管；波導(dǎo)絲，一端通過所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)固定在波導(dǎo)絲管道內(nèi)，另一端固定在所述回波阻尼套管內(nèi)；以及套在所述波導(dǎo)絲上的磁性套件。

本實(shí)用新型通過在磁致伸縮位移傳感器上設(shè)置波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)和回流線銜接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了磁致伸縮位移測量裝置中的波導(dǎo)絲與磁致伸縮位移傳感器從整體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為分離安裝，實(shí)現(xiàn)了對磁致伸縮位移測量裝置模塊化生產(chǎn)的目的。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一中的磁致伸縮位移傳感器；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二中的磁致伸縮位移測量裝置；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二中的磁致伸縮位移測量裝置在測量波導(dǎo)絲中傳遞的發(fā)射脈沖信號和回波脈沖信號的傳遞時間間隔示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對本實(shí)用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的磁致伸縮位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例可適用于多種工業(yè)測量場景中便攜式裝配位移測量單元的情況，所述磁致伸縮位移傳感器為位移測量裝置的一部分，且與位移測量裝置中的其他部件可拆卸裝配。

所述磁致伸縮位移傳感器包括：外殼16、回波檢出單元17、位移測量單元13。

所述外殼16帶有外接接口11。所述外接接口11包括電氣接口，甚至還可以帶有信息接口。其中，所述電氣接口用于為波導(dǎo)絲提供電壓及發(fā)射脈沖信號。所述信息接口可以是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，如：TTL232、RS485、或USB等。

所述電氣接口還可以與外殼16相連，使得外殼16為內(nèi)部電路提供電磁屏蔽，以減少外部磁場對電路中靈敏器件的干擾。對應(yīng)的，所述外殼16包括：一側(cè)開口的電磁屏蔽容器、和覆蓋在所述開口的接口蓋板。其中，所述回波檢出單元17和位移測量單元13位于所述電磁屏蔽容器內(nèi)。所述外接接口11統(tǒng)一設(shè)置在所述接口蓋板上。所述電氣接口向電磁屏蔽容器提供穩(wěn)定電壓，以使放置在容器中的回波檢出單元17和位移測量單元13處于與外界電磁場隔離的空間。

在所述外殼16上由殼外伸入殼內(nèi)的波導(dǎo)絲管道12。所述外殼16上設(shè)有用于將波導(dǎo)絲固定在波導(dǎo)絲管道12內(nèi)的波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)。所述電氣接口與所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)電連接。

其中，所述波導(dǎo)絲管道12可為盲孔，在盲孔內(nèi)壁和/或底部設(shè)有與所述電氣接口導(dǎo)通的金屬貼片。為了便于安裝波導(dǎo)絲，所述波導(dǎo)絲管道12貫穿所述外殼16。所述波導(dǎo)絲管道12可位于所述外殼16的對稱軸線上。所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)包括但不限于：卡固槽、螺旋固定件、和與電氣接口相連的焊點(diǎn)等。例如，所述波導(dǎo)絲管道12貫穿所述外殼16的底部和接口蓋板。所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)為設(shè)在電氣接口旁邊的焊盤。技術(shù)人員可將波導(dǎo)絲固定在焊盤上。

一種可選方案中，所述外殼上還設(shè)有用于固定回流絲的回流絲銜接結(jié)構(gòu)14。所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)和回流絲銜接結(jié)構(gòu)14分別與電氣接口的各電流端相連。所述回流四銜接結(jié)構(gòu)14舉例設(shè)置在波導(dǎo)絲管道外壁上，且為金屬材料。

所述回波檢出單元17在所述外殼內(nèi)、且設(shè)置在所述波導(dǎo)絲管道旁，用于通過感應(yīng)伸入波導(dǎo)絲管道內(nèi)的波導(dǎo)絲在磁致伸縮時對所述波導(dǎo)絲周圍磁場的擾動，得到相應(yīng)的回波脈沖信號。

具體地，對于磁致伸縮位移測量裝置來說，當(dāng)波導(dǎo)絲傳遞發(fā)射脈沖信號時，發(fā)射脈沖信號令波導(dǎo)絲周圍形成第一磁場，并改變了套在波導(dǎo)絲上的磁性套件的第二磁場。變化的磁場令波導(dǎo)絲產(chǎn)生伸縮變化，伸縮變化形成機(jī)械波通過波導(dǎo)絲傳輸至波導(dǎo)絲孔內(nèi)。波導(dǎo)絲的機(jī)械波對第一磁場產(chǎn)生了擾動，導(dǎo)致回波檢出單元17通過電磁互感的方式，感應(yīng)到第一磁場的變化，并將該磁場變化轉(zhuǎn)換成電信號。

在此，所述回波檢出單元17包括：電磁感應(yīng)器、信號提取單元。

所述電磁感應(yīng)器用于感應(yīng)第一磁場的變化。

所述信號提取單元與所述電磁感應(yīng)器的輸出端相連，用于通過比較所感應(yīng)電信號的電壓值與預(yù)設(shè)電壓參考值，確定所感應(yīng)的電信號為回波脈沖信號。

例如，所述信號提取單元包括：比較器。所述比較器預(yù)設(shè)電壓參考值，當(dāng)所述電磁感應(yīng)器將所感應(yīng)的電壓值高于電壓參考值時，比較器輸出是回波脈沖信號的電平信號(如高電平)；反之，比較器輸出不是回波脈沖信號的電平信號(如低電平)。所述信號提取單元中在比較器之前還可以設(shè)有濾波器，以便為比較器提供低噪的回波脈沖信號。

所述位移測量單元13在所述外殼16內(nèi)，用于基于所述回波脈沖信號、與預(yù)先確定的產(chǎn)生機(jī)械波的發(fā)射脈沖信號之間的時間差，測量位移信息。

所述位移測量單元13可以是包含CPU的數(shù)字電路。所述位移測量單元13可以通過印刷電路板與回波檢出單元17電連接。所述位移測量單元13可通過信息接口與外部設(shè)備相連。其中，所述外部設(shè)備可控制發(fā)射脈沖信號的產(chǎn)生。所述外部設(shè)備包括但不限于：計算機(jī)設(shè)備、嵌入式設(shè)備等。所述外部設(shè)備可在發(fā)送發(fā)射脈沖信號的同時告知位移測量單元13。

在此，所述位移測量單元13包括處理器、計時器等。所述處理器在接收到外部設(shè)備的通知時，開始啟動計時器。當(dāng)接收到回波檢出單元17的回波脈沖信號時，停止計時器計時，并利用機(jī)械波在波導(dǎo)絲中的傳遞速度，計時器計時的時長來計算位移信息。

為了將回波檢出單元17和位移測量單元13固定在外殼16內(nèi)，并適應(yīng)磁致伸縮位移傳感器的工業(yè)測量環(huán)境，所述外殼16內(nèi)充滿灌封膠15，所述位移測量單元13由灌封膠15固定在所述波導(dǎo)絲管道12旁。所述灌封膠15包括但不限于：硅膠。

本實(shí)施例利用波導(dǎo)絲在磁致伸縮期間所產(chǎn)生的機(jī)械波對電磁場的擾動，來檢出測量位移的回波脈沖信號，實(shí)現(xiàn)了將回波檢出單元17與波導(dǎo)絲之間的連接設(shè)置，有效解決了磁致伸縮位移測量裝置無法模塊化生產(chǎn)的問題。

實(shí)施例二

如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例二還提供一種磁致伸縮位移測量裝置。所述磁致伸縮位移測量裝置包括：如實(shí)施例一中所述的磁致伸縮位移傳感器1、回波阻尼套管34、波導(dǎo)絲31和磁性套件33。

波導(dǎo)絲31的一端通過所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)固定在波導(dǎo)絲管道內(nèi)，另一端固定在所述回波阻尼套管34內(nèi)。其中，所述回波阻尼套管34用于減小或消除回波在尾端的反射波。

在此，所述回波阻尼套管34可以設(shè)有接地電阻，使得該接地電阻與波導(dǎo)絲形成電流回路。

在一種可選方案中，如圖2所示，所述波導(dǎo)絲31還可以通過回流線32連接到電氣接口的電路回路上。所述回流線32的一端固定在所述回流線銜接結(jié)構(gòu)，另一端與波導(dǎo)絲31相連并固定在上述回波阻尼套管34內(nèi)。磁性套件33套在所述波導(dǎo)絲31上。

本實(shí)施例中，所述磁致伸縮位移測量單元還包括測桿35。所述測桿35將所述回波阻尼套管34、波導(dǎo)絲31、回流線32封裝在一起。所述磁性套件33套裝在所述測桿35上。

所述磁致伸縮位移測量裝置的結(jié)構(gòu)舉例如下：

磁致伸縮位移傳感器1包括：一側(cè)開口的電磁屏蔽容器和覆蓋在所述開口的接口蓋板。

電磁屏蔽容器內(nèi)的對稱軸線處貫穿設(shè)有波導(dǎo)絲管道，且管道壁延伸到電磁屏蔽容器之外，以便與回流絲固定。在所述接口蓋板上、所述波導(dǎo)絲管道旁邊設(shè)有與電氣接口相連的波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)。所述電氣接口連接外接線纜2。在所述波導(dǎo)絲管道的管壁旁設(shè)有與波導(dǎo)絲31互感的回波檢出單元。所述回波檢出單元通過印刷電路板與位移測量單元電連接在一起。所述位移測量單元與信息接口，以供接收外部設(shè)備的指令和所測量的位移信息。

波導(dǎo)絲31的一端通過所述波導(dǎo)絲銜接結(jié)構(gòu)與電氣接口焊接在一起，另一端固定在回波阻尼套管34內(nèi)?；亓骶€32的一端焊接在所述管道壁延伸到電磁屏蔽容器之外的部分，另一端與波導(dǎo)絲31相連并固定在所述回波阻尼套管34內(nèi)。所述回波阻尼套管34、波導(dǎo)絲31、回流線32封裝在測桿35里。磁性套件33套在所述測桿35上。其中，所述磁性套件33在測桿35上的位置受其他位移控制裝置控制，并隨位移控制裝置的控制而移動。

所述磁致伸縮位移測量裝置的工作過程舉例如下：

磁性套件33具有第二磁場。在測量時，如圖3所示，外部設(shè)備通過電氣接口向波導(dǎo)絲發(fā)出發(fā)射脈沖信號，使得波導(dǎo)絲31上產(chǎn)生第一磁場。當(dāng)?shù)谝淮艌雠c套在波導(dǎo)絲31上的磁性套件33所發(fā)出的第二磁場相交時，由于磁兩個磁場的影響，波導(dǎo)絲31產(chǎn)生一個機(jī)械扭力振動。該振動通過波導(dǎo)絲31以機(jī)械波的形式回傳，并擾動波導(dǎo)絲31所形成的第一磁場?；?fù)軝z測單元中的電磁感應(yīng)器在感應(yīng)到所述第一磁場的變化時，產(chǎn)生感應(yīng)電信號，并交由所述回?fù)軝z測單元中的信號提取單元。所述信號提取單元通過比較所接收的感應(yīng)電信號與預(yù)設(shè)的電壓參考值確定所接收的感應(yīng)信號為回波脈沖信號，并將所確定的回波脈沖信號交由位移測量單元。所述位移測量單元根據(jù)發(fā)出發(fā)射脈沖信號時與接收到回波脈沖信號時的時間差，以及預(yù)設(shè)的機(jī)械波傳遞速度，計算磁性套件33相距磁致伸縮位移傳感器1的相對位移信息，并將該相對位移信息通過信息接口(如標(biāo)準(zhǔn)串行接口)發(fā)送給外接設(shè)備。

本實(shí)施例通過將波導(dǎo)絲、回流絲、回波阻尼套管和磁致伸縮位移傳感器內(nèi)部的模塊化設(shè)置，有效實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的模塊化生產(chǎn)的目的。

另外，采用回波無線感應(yīng)技術(shù)，將檢出機(jī)構(gòu)和波導(dǎo)絲徹底分離。這樣回?fù)軝z測單元和波導(dǎo)絲之間就沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，在后序的生產(chǎn)工序中，根據(jù)產(chǎn)品量程，再進(jìn)行波導(dǎo)絲的裁剪和安裝。使得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、備料和生產(chǎn)更為方便。

另外，回?fù)軝z測單元和位移測量單元均為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件，在該回?fù)軝z測單元和位移測量單元均的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計出各種類型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足不同應(yīng)用場合的需求。

注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。