位移测量传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种属于位移精密测量装置，具体涉及一种用于测量直线位移和角位 移的位移测量传感器。
【背景技术】
[0002] 位移(直线位移和角位移）测量是最基本、最普通的测量。为了兼顾测量分辨率和 量程，许多位移传感器采用了在基本上精密刻线的栅式结构，如光栅、磁栅等，对其在运动 过程中发出的脉冲信号进行累加计数，即实现位移测量。高精度高密度的刻线引起很多问 题，一方面刻线越密就越容易受到污染，无论怎样密封保护，在生产现场恶劣工况下，其微 小的粉尘油污水气都可能污染栅线，使计数失效。另一方面，刻线不可能无限地密，而现有 的密度远不能满足分辨率的要求。因此被迫普遍采用电子细分箱，系统结构复杂，加上高精 度的刻线工艺，使成本居高不下。综上所述，现有栅式位移测量传感器存在的缺点是：价格 高、结构复杂、抗干扰力差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种新结构测量位移的传感 器，不用精密刻线，因而价格低、结构简单、抗干扰力强。
[0004] 本发明的技术方案是：采用行波磁场来建立均速运功坐标系。行波磁场是根据交 流电机的工作原理，在线圈绕组中通以交流电产生的。本测量传感器的结构是将绕有线圈 绕组的外壳作为定尺，在任一相邻的线圈绕组之间的间隙处装一根导体作为定测头导体， 定测头导体的两端作为周期性原始电信号的输出端；另在行波磁场内设置相对于定尺运动 的动尺，在动尺上装有一根导体作为动测头导体，动测头导体的两端作为周期性原始电信 号的输出端，上述结构即构成测量传感器部分。
[0005] 上述结构可以是两种形式，一种是角位移测量传感器，它的定尺上的线圈绕组是 按圆周均匀分布在圆形壳体内，动尺为一转子或转轴。另一种是直线位移测量传感器，它的 定尺是将上述壳体和圆周均匀分布的线圈绕组一齐按直线展开构成，动尺是在行波磁场内 相对于定尺作直线运动的滑尺。
[0006] 传感器定测头导体上的输出端和动测头导体上的输出端与信号放大整形电路的 输入端连接，该电路的输出端与比相电路的输入端连接。当不断持续运动的行波磁场经过 时，因磁力线切割效应使两个侧头上分别感应出电信号，通过放大整形电路将上述两端信 号整形成为便于相位比较的波形，在通过比相电路测得两路信号的相位差，从而反映了定 尺与动尺的相位之差。
[0007] 本发明的优点是抗干扰能力强、测量精度高、体积小、结构简单，易于产品化开发。
【附图说明】
[0008] 图1为角位移测量传感器的俯视图。
[0009] 图2为角位移测量传感器的定尺线圈绕组展开后的平面图。
[0010] 图3为角位移测量传感器的定动尺与动测头导体配装后的主视图。
[0011] 图4为角位移测量传感器的定动尺与动测头导体配装后的俯视图。
[0012] 图5为直线位移测量传感器的俯视图。
[0013] 图6为直线位移测量传感器的定尺线圈绕组展开后的平面图。
[0014] 图7为直线位移测量传感器的动尺与动测头导体配装后的主视图。
[0015] 图8为直线位移测量传感器的动尺与动测头导体配装后的俯视图。
[0016] 图9为比相信号波形图。
[0017] 图中：
[0018] 1-1 一角位移定尺 U-输入线圈绕组的交流电压
[0019] 1-2一角位移线圈绕组 M-行波磁场
[0020] 1~3一角位移线圈铁芯 Q-均匀旋转速度
[0021] 1-4一角位移动尺 w-任意旋转速度
[0022] 1-5-角位移动测头导体 A9-角位移
[0023]1-6-角位移定测头导体 V-均匀直线运动速度
[0024]P5一-动测头方波信号 AL-直线位移
[0025]P6--定测头方波信号 AT-用时间量表不的信号相位差
[0026]T--时间 T--信号周期
[0027]2~1一直线位移定尺 2-2一直线位移线圈绕组
[0028] 2~3一直线位移线圈铁芯 2-4-直线位移动尺
[0029] 2-5-直线位移动测头导体2-6-直线位移定测头导体
【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 参见图1、2、3、4和图9,角位移测量传感器的结构。该传感器是把交流电机一样的 角位移线圈铁芯1-3上角位移线圈绕组1-2按圆周均匀分布在圆形壳体内作为角位移定尺 1-1，将交流电机的转子或另加转轴作为角位移动尺1-4。在角位移定尺1-1的任一相邻的 线圈之间的间隙处固定一根角位移定测头导体1-6,该导体的两端作为定测头的输出端，通 过绝缘导线与信号整形电路的输入端连接。在角位移动尺1-4上固定一根角位移动测头导 体1-5,该导体的两端作为动测头的输出端，通过绝缘导线与信号整形电路的输入端连接。 当角位移线圈绕组1-2通以交流电时，将在角位移定尺1-1内间隙中产生旋转行波磁场M， 其均匀旋转速度为Q，该速度取决于交流电频率。每当旋转行波磁场经过角位移定测头导 体1-6和角位移动测头导体1-5时，因磁力线被切割，按照右手定则，两导线将分别产生电 势信号，以此作为动测头周期性原始电信号A5和定测头周期性原始电信号A6。再将这两路 原始电信号放大和波形整理为动测头方波信号P5和定测头方波信号P6。由于角位移定测 头导体1-6在角位移定尺1-1中保持不动，所以定测头方波信号相位保持不动；而角位移动 测头导体1-5随角位移动尺1-4以任意旋转速度《和任意方向转动，动测头方波信号周期 T与空间一个圆周360°相对应。现用时间差AT表示两路信号的相位差，角位移为A9
【主权项】
1.位移测量传感器，其特征在于：包括定尺和动尺，定尺为含有线圈绕组的壳体，线圈 绕组通以交流电产生行波磁场，在任一相邻的线圈绕组之间的间隙处装一根导体作为定测 头导体。该导体两端为定测头周期性原始电信号的输出端；在行波磁场内设置有相对于定 尺运动的动尺，动尺上装有一根导体作为动测头导体，该导体两端为动测头周期性原始电 信号的输出端。
【专利摘要】本发明公开了一种位移测量传感器，属于位移精密测量装置。采用行波磁场来建立运动坐标系，在线圈绕组中通以交流电而形成行波磁场，将线圈绕组作为定尺，将行波磁场内的运动件作为动尺，分别固定在定尺和动尺上的导体构成定测头导体和动测头导体，两测头导体的输出端与信号放大整形电路的输入端连接。本传感器解决现有技术价格高、结构复杂和抗干扰力差的问题，具有抗干扰能力强、体积小、简化了结构、易于产品化的优点。
【IPC分类】G01B7-30, G01B7-02
【公开号】CN104654994
【申请号】CN201310577036
【发明人】鞠洪建
【申请人】大连康赛谱科技发展有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月15日