一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁致伸縮位移傳感器是一種利用鐵磁材料的正磁致伸縮效應(yīng)以及逆磁致伸縮效應(yīng)構(gòu)成的位移傳感器。磁致伸縮位移傳感器通過將位移物理量轉(zhuǎn)換成兩個脈沖信號的時間間隔來建立起時間與位移之間的對應(yīng)關(guān)系，具有測量精度高，測量范圍大，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于液壓缸運動檢測、機床運動檢測等領(lǐng)域。
[0003]目前，磁致伸縮位移傳感器具有可沿傳感器長度方向自由滑動的位置磁鐵，在測量過程中首先在波導絲上加載大電流問詢脈沖，問詢脈沖產(chǎn)生環(huán)形磁場沿波導絲傳播，在位置磁鐵處環(huán)形磁場與位置磁鐵磁場產(chǎn)生相互作用，在波導絲中產(chǎn)生回波沿波導絲往回傳播被檢測裝置接收。通過測量發(fā)送問詢脈沖到接收回波信號之間的時間間隔來建立時間與位移之間的對應(yīng)關(guān)系。由于磁致伸縮位移傳感器通常使用線圈作為回波檢測裝置，在大電流問詢脈沖加載時，檢測線圈會產(chǎn)生暫態(tài)響應(yīng)，線圈的暫態(tài)響應(yīng)即會導致磁致伸縮位移傳感器的死區(qū)。
[0004]暫態(tài)響應(yīng)是檢測線圈的固有特性，調(diào)節(jié)測量電路RC參數(shù)雖可以減小暫態(tài)響應(yīng)，但也會同時影響回波信號的獲取。因此現(xiàn)有的磁致伸縮位移傳感器通常在結(jié)構(gòu)設(shè)計上規(guī)避這一死區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，包括電纜接頭、測量電路板、基座、防護外殼、測桿、位置磁鐵、桿帽、波導絲、補償磁鐵、檢測線圈、金屬堵頭、金屬保護套管，所述電纜接頭與防護外殼前端相連接，防護外殼后端與測桿前端相連接;所述防護外殼內(nèi)設(shè)置有測量電路板，測量電路板前端與從電纜接頭引出的電纜相連接，測量電路板后端通過基座固定在測桿前端;所述測桿上移動設(shè)置有位置磁鐵;測桿內(nèi)套接有金屬保護套管，金屬保護套管前端設(shè)置有檢測線圈，末端設(shè)置有金屬堵頭，所述波導絲設(shè)置在金屬保護套管內(nèi)，貫穿檢測線圈后，固定在金屬堵頭內(nèi)，波導絲前端與測量電路板相連接;所述檢測線圈與測量電路板相連接；所述金屬保護套管前端通過引線與測量電路板相連接;所述金屬保護套管外側(cè)靠近檢測線圈處設(shè)置有補償磁鐵;所述測桿后端套接有桿帽。
[0007]作為優(yōu)選方案，還包括橡膠吸波裝置，所述橡膠吸波裝置套接在波導絲末端。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述補償磁鐵設(shè)置為長1.6mm、寬1.2mm、厚Imm長方體結(jié)構(gòu)。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述補償磁鐵采用鐵氧體材質(zhì)。
[0010]有益效果:本發(fā)明提供的一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，通過在靠近檢測線圈處加入補償磁鐵的方式來抑制檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)，降低磁致伸縮位移傳感器死區(qū)，提高傳感器線性度。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為測桿局部剖視圖；
圖3為現(xiàn)有磁致伸縮位移傳感器工作信號波形示意圖；
圖4為本發(fā)明工作信號波形示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0013]如圖1、圖2所示，一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，包括電纜接頭1、測量電路板2、基座3、防護外殼4、測桿5、位置磁鐵6、桿帽7、波導絲8、補償磁鐵9、檢測線圈10、金屬堵頭U、金屬保護套管12，所述電纜接頭I與防護外殼4前端相連接，防護外殼4后端與測桿5前端相連接;所述防護外殼4內(nèi)設(shè)置有測量電路板2，測量電路板2前端與從電纜接頭I引出的電纜相連接，測量電路板2后端通過基座3固定在測桿5前端;所述測桿5上移動設(shè)置有位置磁鐵6;測桿5內(nèi)套接有金屬保護套管12，金屬保護套管12前端設(shè)置有檢測線圈10，末端設(shè)置有金屬堵頭11，所述波導絲8設(shè)置在金屬保護套管12內(nèi)，貫穿檢測線圈10后，固定在金屬堵頭內(nèi)11，波導絲5前端與測量電路板2相連接;所述檢測線圈10與測量電路板2相連接;所述金屬保護套管12前端通過引線與測量電路板2相連接;所述金屬保護套管12外側(cè)靠近檢測線圈10處設(shè)置有補償磁鐵9;所述測桿5后端套接有桿帽7。還包括橡膠吸波裝置13，所述橡膠吸波裝置13套接在波導絲8末端，用以吸收傳遞至此處的振動波。
[0014]具體工作方式如下:金屬保護套管末端通過金屬堵頭波導絲相連，首端通過引線與測量電路板相連。測量電路板發(fā)出問詢脈沖時，脈沖電流沿波導絲與金屬保護套管構(gòu)成的電路回路流動。電纜接頭、防護外殼、金屬堵頭、桿帽相互配合實現(xiàn)位移傳感器整體的防護等級。
[0015]補償磁鐵固定于金屬保護套管外部靠近檢測線圈處，其軸向安裝位置需要根據(jù)傳感器工作信號波形進行調(diào)整。為了對補償磁鐵的安裝位置進行調(diào)整，首先需要調(diào)節(jié)線圈的RC參數(shù)，使得位置磁鐵產(chǎn)生的回波信號能夠被檢測電路捕獲，然后觀察示波器中線圈暫態(tài)響應(yīng)的區(qū)域，用鑷子夾持補償磁鐵沿金屬保護套管回移動，當補償磁鐵移動到某一位置時，補償磁鐵所產(chǎn)生的回波信號能最大幅度的抑制檢測線圈的暫態(tài)響應(yīng)，該位置即為補償磁鐵的安裝位置，確定安裝位置后，將補償磁鐵用膠水固定于該安裝位置處。
[0016]如圖3所示，vs為問詢脈沖信號，V0為檢測線圈檢測信號。在每一次測量流程中測量電路在波導絲上加載大電流問詢脈沖，問詢脈沖產(chǎn)生的環(huán)形磁場與位置磁鐵處的永磁場相互作用產(chǎn)生回波脈沖，回波脈沖被檢測線圈檢測到。通過測量發(fā)送問詢脈沖與接收回波脈沖的時間間隔tm即可獲得對應(yīng)的位移信息。問詢脈沖為脈寬為微秒量級的大電流脈沖，會在檢測線圈上產(chǎn)生暫態(tài)響應(yīng)，線圈暫態(tài)響應(yīng)會干擾回波信號，因此磁致伸縮位移傳感器首部存在固有死區(qū)。線圈的暫態(tài)響應(yīng)會維持t0時間，通常為30至35微秒左右。因此這段時間所對應(yīng)的波導絲長度即是傳感器死區(qū)xO。
[0017]如圖4所示，為了減小磁致伸縮位移傳感器的死區(qū)，本發(fā)明提出在靠近檢測線圈的位置加入補償磁鐵。補償磁鐵的安裝位置根據(jù)線圈暫態(tài)響應(yīng)區(qū)域確定。補償磁鐵產(chǎn)生的回波脈沖會與檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)的波形相互疊加，從而有效地抑制檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)，降低傳感器死區(qū)。虛線波形分別為檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)波形與補償磁鐵回波波形，疊加后的波形如實線所示。對比圖3可以發(fā)現(xiàn)補償磁鐵顯著抑制了檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)，降低了傳感器的死區(qū)。更進一步的，在未加入補償磁鐵時，檢測線圈的暫態(tài)響應(yīng)必須通過RC電路進行釋放，在to時間后，線圈暫態(tài)響應(yīng)還會存在一緩變的指數(shù)下降分量，盡管此時傳感器測量電路可以夠捕獲位置磁鐵的回波信號，但是其全量程線性特性會受到檢測線圈殘留暫態(tài)響應(yīng)的影響。在加入補償磁鐵后，檢測線圈的暫態(tài)響應(yīng)得到了快速有效地抑制，可以消除檢測線圈殘留暫態(tài)響應(yīng)對測量的影響，因此補償磁鐵還能提高傳感器的整體線性度。
[0018]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，包括電纜接頭、測量電路板、基座、防護外殼、測桿、位置磁鐵、桿帽，其特征在于:還包括波導絲、補償磁鐵、檢測線圈、金屬堵頭、金屬保護套管，所述電纜接頭與防護外殼前端相連接，防護外殼后端與測桿前端相連接;所述防護外殼內(nèi)設(shè)置有測量電路板，測量電路板前端與從電纜接頭引出的電纜相連接，測量電路板后端通過基座固定在測桿前端;所述測桿上移動設(shè)置有位置磁鐵;測桿內(nèi)套接有金屬保護套管，金屬保護套管前端設(shè)置有檢測線圈，末端設(shè)置有金屬堵頭，所述波導絲設(shè)置在金屬保護套管內(nèi)，貫穿檢測線圈后，固定在金屬堵頭內(nèi)，波導絲前端與測量電路板相連接;所述檢測線圈與測量電路板相連接;所述金屬保護套管前端通過引線與測量電路板相連接;所述金屬保護套管外側(cè)靠近檢測線圈處設(shè)置有補償磁鐵;所述測桿后端套接有桿帽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，其特征在于:還包括橡膠吸波裝置，所述橡膠吸波裝置套接在波導絲末端。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，其特征在于:所述補償磁鐵設(shè)置為長1.6_、寬1.2_、厚Imm長方體結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，其特征在于:所述補償磁鐵采用鐵氧體材質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，測量電路板前端與從電纜接頭引出的電纜相連接，測量電路板后端通過基座固定在測桿前端；所述測桿上移動設(shè)置有位置磁鐵；測桿內(nèi)套接有金屬保護套管，金屬保護套管前端設(shè)置有檢測線圈，末端設(shè)置有金屬堵頭，所述波導絲設(shè)置在金屬保護套管內(nèi)，貫穿檢測線圈后，固定在金屬堵頭內(nèi)，波導絲前端與測量電路板相連接；所述檢測線圈與測量電路板相連接；所述金屬保護套管前端通過引線與測量電路板相連接；所述金屬保護套管外側(cè)靠近檢測線圈處設(shè)置有補償磁鐵。本發(fā)明提供的一種低死區(qū)磁致伸縮位移傳感器，通過在靠近檢測線圈處加入補償磁鐵的方式來抑制檢測線圈暫態(tài)響應(yīng)，降低磁致伸縮位移傳感器死區(qū)，提高傳感器線性度。
【IPC分類】G01B7/02
【公開號】CN105674866
【申請?zhí)枴緾N201610021283
【發(fā)明人】孫穎奇, 李學勝, 盧欣春
【申請人】南京南瑞集團公司, 國網(wǎng)電力科學研究院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月13日