一种位移传感器的制作方法

本发明属于工程技术科学领域，具体涉及一种位移传感器。

背景技术：

位移传感器利用电磁感应原理进行工作，把被测物理位移量通过互感转换为线圈的感应电压，从而实现位移测量。它在位移测量中的应用已经有几十年的历史，以其独特优点，已广泛应用于飞控系统和伺服作动器的位移测量与反馈，雷达测控系统位移的测量等方面。

应用于飞控系统和伺服机构的位移传感器，由于用于伺服作动器位移测量与反馈，其可靠性直接影响伺服系统的性能及可靠性。随着机载武器等型号工作的开展，产品耐温、耐冲击要求越来越高，安装尺寸有限，亟需研发一种能满足狭小的安装空间要求及在宽温度范围环境下可靠工作，并满足飞控系统和伺服作动器高可靠性要求的新型高可靠位移传感器。

技术实现要素：

本发明的目的是：克服现有技术的缺陷，提供一种能满足狭小的安装空间要求，在宽温度范围环境下能可靠工作，并满足飞控系统和伺服作动器高可靠性要求的新型位移传感器。

本发明的技术方案是：本发明提供了一种位移传感器，铁芯组件(1)、线圈组件(2)、端盖(3)和壳体(4)和屏蔽套(5)，壳体(4)为中空结构，端盖(3)安装于壳体(4)第一端，铁芯组件(1)和线圈组件(2)同轴设置于壳体(4)内腔，线圈组件(2)外包有屏蔽套(5)，铁芯组件(1)为杆状结构，是位移输入装置，包括同轴设置的铁芯(10)和拉杆(11)，铁芯(10)的第二端和拉杆(11)的第一端通过螺纹固定连接，拉杆(11)的第二端连接动力装置，铁芯(10)的第一端穿过端盖(3)同轴设置于线圈组件(2)中，

其特征在于，包括胶垫(6)、衬套(8)，所述线圈组件(2)的第一端与端盖(3)之间压有胶垫(6)，所述线圈组件(2)另一端套有衬套(8)。

进一步地，还包括法兰盘(7)，所述法兰盘(7)安装于所述壳体(4)第二端，所述法兰盘(7)将所述壳体(4)安装于封闭空间内，所述法兰盘(7)为圆柱状结构，法兰盘(7)均匀开有若干螺栓孔(15)，壳体(4)通过螺栓与法兰盘(7)同轴安装为一体，法兰盘(7)的外端面处设有扇形的卡槽(16)，卡槽(16)上设有一个单向卡箍(17)，单向卡箍(17)用于固定线圈组件(2)的引出线。

进一步地，在壳体(4)的第一端附近上设有减磨槽(9)，减磨槽(9)上安装有减磨环。

进一步地，减磨环采用聚四氟乙烯制作。

进一步地，胶垫(6)采用高抗撕硅橡胶制作。

进一步地，线圈组件(2)表面用无碱玻璃纤维带缠绕，然后采用有机硅绝缘漆真空加压浸漆一次，再普通浸漆一次的浸漆工艺，使整个线圈组件(2)成为一体。

进一步地，线圈组件(2)包括骨架(12)，线圈组件(2)的骨架(12)选用聚酰亚胺模塑料。

本发明的优点是：(1)采用法兰盘7的悬臂梁安装方式，即实现了与整机紧密结合，又有效地节省了安装空间，增加了产品的可靠性；(2)减磨环的设置有效避免了位移传感器与整机内壁的直接接触产生摩擦而造成的位移传感器失效，实现了软支撑，克服了悬臂梁结构在振动、冲击力学环境下对测试精度的影响，提高其振动工况下工作稳定性，进一步提高了产品的可靠性；(3)采用的两段式阶剃缠绕法提高了位移传感器的线性度，满足了尺寸要求，提高了整机的反馈精度；(4)线圈组件2绕制后的处理和端盖3施加的预紧力，保证在强振动冲击等恶劣条件下位移传感器的整体可靠性；(5)骨架12、减磨环、胶垫6等非金属材质选用耐高低温材料，保证了整机在宽温度范围环境下长期工作及贮存的要求；(5)法兰盘7将所述壳体4安装于封闭空间内，使得传感器抗淋雨、抗砂尘及三防能力得到大幅度提高。

附图说明

图1是一种位移传感器的整体结构示意图。

图2是线圈组件两段式缠绕法示意图。

图3是法兰盘的测侧视图。

图4是一种位移传感器的整体外形示意图。

图中，1-铁芯组件，2-线圈组件，3-端盖，4-壳体，5-屏蔽套，6-胶垫，7-法兰盘，8-衬套，9-减磨槽，10-贴芯，11-拉杆，12-骨架，13-初级线圈，14-次级线圈，15-螺栓孔，16-卡槽，17-单向卡箍

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种位移传感器(以下简称位移传感器)，其结构如图1、图4所示，包括铁芯组件1、线圈组件2、端盖3、壳体4、屏蔽套5、胶垫6、法兰盘7、衬套8、减磨槽9。

位移传感器的安装方式为悬臂梁结构；其中壳体4中空圆柱状结构，壳体4左端为的扁型圆柱状结构的法兰盘7，壳体4与法兰盘7为同轴一体式结构，如图3所示，在法兰盘7的外端面引出线处设有扇形的卡槽16，并均匀开有若干螺栓孔15，用于插入螺栓将位移传感器壳体与作动器固定，卡槽16上设有一个单向卡箍17，用于将引出线引出和固定，同时也避免了引出线折断等风险；壳体4右端为端盖3，端盖3与壳体4通过螺纹连接固定，将线圈组件2挤压固定在壳体内部，端盖3中心开有圆孔，以通过铁芯组件1；在壳体4的远离法兰盘7端设有减磨槽9，通过减磨槽9上安装聚四氟乙烯制作的减磨环，有效地避免了位移传感器与整机内壁的直接接触产生摩擦而造成的位移传感器失效，实现了软支撑，克服了悬臂梁结构在振动、冲击力学环境下对测试精度的影响，提高其振动工况下工作稳定性，进一步提高了产品的可靠性；位移传感器的拉杆11通过关节轴承及其紧锁螺母紧固在伺服作动器活塞杆内腔上，随活塞杆进行往复运动，位移传感器输出经变换器变换为与作动器活塞杆的实际位移量相对应的电压值，并参与伺服闭环控制。

铁芯组件1为的杆状结构，包括同轴安装的铁芯10和拉杆11两部分，拉杆11左端设有1个开外螺纹的凸起安装部位，铁芯右端与拉杆11凸起安装部位对应部位开有和凸起安装部位外径相匹配并内开螺纹的安装孔，铁芯10和拉杆11通过螺纹同轴连接固定，拉杆11右端连在伺服机构的作动器上，是位移输入装置。

本发明中，实际设计中，壳体4有175毫米，线圈组件2的长度是166.3毫米，其中绕线区域的长度是162毫米，远小于传统的设计要求长度。经过磁路计算，位移传感器现有绕制精度可达到2％左右。为了扩大位移传感器线性范围，本发明的线圈组件2采用了两段式阶梯缠绕法，如图2所示：在骨架12上从左到右均匀紧密排绕3～4层初级线圈13，分别在骨架12的左右两端按阶梯形分阶排列绕制8～12层次级线圈14，左右两端的绕法对称；实际设计中，可用误差法反推补偿线圈的计算方法确定了阶梯型绕制方案，同时模拟分析位移传感器的磁场分布，优化绕线参数，找出最佳补偿线圈长度和宽度，使位移传感器线性度指标为0.4％左右，进一步提高了整机的反馈精度，为机载型号的伺服控制技术的实现提供了有力的支撑。

线圈组件2绕制完成后，表面用无碱玻璃纤维带缠绕，然后采用有机硅绝缘漆真空加压浸漆一次，再普通浸漆一次的浸漆工艺，使整个线圈组件2成为一体，一方面可以提高产品自身绝缘性能，另一方面提高产品抗力学环境性能力(耐久量值最高1.6g²/Hz，每个轴向32h)。

考虑到记载型号的低温工作的环境特点，线圈组件2中的骨架12选用聚酰亚胺模塑料，材料本身具有优越的耐高低温性能，文献报道其耐低温至-200～+215℃。

在线圈组件2的右端面与端盖3之间设有高抗撕硅橡胶制作的胶垫6，端盖3通过施加1～1.3N的压力挤压该胶垫6。高抗撕硅橡胶高低温性能好，可在-45～+215℃温度范围内常年工作，硅橡胶其贮存寿命均超过10年。满足了整机在宽温度范围环境下长期工作及贮存要求。

位移传感器的装配过程：先在骨架12上用两段式阶梯缠绕方式完成初级线圈13和次级线圈14的绕制，再对绕制后的线圈进行无碱玻璃纤维带缠绕、浸漆，是整个线圈组件2成为一体，再在线圈上下包上2个屏蔽套5后，将初级线圈13和次级线圈14的4根引出线引出，在左端套上衬套8，在衬套8上开有四个口用于穿过引出线且让其互不干扰；将套好衬套8的线圈组件2插入壳体4的空腔并顶住空腔的左端面后，在线圈组件2的右端压入胶垫6，再在胶垫6外旋入端盖3，端盖3与壳体2通过螺纹连接固定；将4根引出线固定在单向卡箍17之上；最后将铁芯组件1的铁芯10穿过端盖3插入线圈组件2中。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。