一种高灵敏度和高线性度的传感器的制作方法

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种在大量程、大带宽条件下提高传感器灵敏度、线性度的方法，是一种适用于高精度电涡流位移传感器的设计方案。

背景技术：

由于电涡流位移传感器具有体积小、量程大、频响快、可靠性高的优势，在非接触振动、位移测量领域具有良好的应用。

电涡流传感器的基本原理是根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，即电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。电涡流传感器主要包括探头部分和前置器部分，前置器提供高频振荡电流进入探头线圈，线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生电涡流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关，利用线圈有效阻抗变化与线圈到金属导体表面距离变化之间的关系进行测量的传感器即为电涡流位移传感器。

目前，提高电涡流位移传感器灵敏度的方法主要是通过线路优化手段实现，如专利201610328082.1中，就是通过线圈升压、稳幅激励、幅度补偿的方法提高传感器的灵敏度。

现有技术主要不足是线路优化到一定水平后，提升潜力有限，且线路参数的调整容易引入新的系统扰动，形成新的干扰源，比如线圈升压措施提高灵敏度的同时，也增大了传感器功耗，改变了应用系统的温度场与电磁场状况，引入新的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，从探头结构角度进行潜力挖掘，提供一种能进一步提高电涡流位移传感的灵敏度、线性度的传感器。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种高灵敏度和高线性度的传感器，其特征在于：包括线圈、骨架零件、壳体和线缆，将线圈粘接固定在骨架零件上表面并胶体固封后形成骨架构件，骨架构件装入壳体中，并利用胶结方法固定，骨架构件下底面制出安装槽，该安装槽内安装转接焊片，线缆利用锡焊方法焊接于骨架构件相应的转接焊片上。

而且，所述的线圈采用微小截面扁平漆包线设计为单层密绕线圈。

而且，所述的线圈的内径4～6毫米，外径8～10毫米，匝数45～60。

而且，所述的骨架零件选用低介电损耗的可加工微晶陶瓷材料制成。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明基于微小截面的单层扁平漆包线线圈设计，在有限空间内有效提高了线圈的匝密度，降低了线圈厚度，进而提高了传感器的灵敏度与品质因数。

2、本发明基于扁平漆包线单层密绕线圈结构进行工艺设计，实现了单层线圈良好的端面平整度与绕线均匀度，降低了分布电感，提高了传感器的线性度。

3、本发明基于可加工微晶陶瓷进行的骨架结构设计，保证尺寸精度的同时有效降低了高频激磁下的介电损耗，提高了传感器的品质因数，进而提高了传感器的灵敏度。

附图说明

图1是电涡流位移传感器探头结构图；

图2是图1的仰视图。

图中，1是线圈、2是骨架零件、3是壳体、4是线缆、5是转接焊片。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种高灵敏度和高线性度的传感器，包括线圈1、骨架零件2、壳体3和线缆4，骨架零件选用低介电损耗的可加工微晶陶瓷材料制成，将线圈粘接固定在骨架零件上表面并胶体固封后形成骨架构件，骨架构件装入壳体中，并利用胶结方法固定，骨架构件下底面制出安装槽，该安装槽内安装转接焊片5，转接焊片为两个，线缆利用锡焊方法焊接于骨架构件相应的转接焊片上。

线圈的成型由专用工装实现，要求线圈具有很高的平整性、对称性与一致性。线圈采用微小截面扁平漆包线设计为单层密绕线圈。线圈的内径4～6毫米，外径8～10毫米，匝数45～60。

该技术方案的核心部分是解决高灵敏度问题，主要通过线圈设计设计实现。在限定的空间尺寸条件下，为了达到预期的灵敏度指标，探头结构设计以线圈设计作为切入点。一是采用微小截面扁平漆包线设计为单层密绕线圈，在限定的空间内调整线圈内、外径尺寸及匝密度实现预期灵敏度及量程，工艺设计及制备时，通过控制线圈均匀平整度来降低其分布电感，并提高线性度及品质因数；二是通过降低骨架的介质损耗以提高传感器的品质因数进而改善灵敏度，本发明中选用了低介电损耗的可加工微晶陶瓷材料。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高灵敏度和高线性度的传感器，包括线圈、骨架零件、壳体和线缆，将线圈粘接固定在骨架零件上表面并胶体固封后形成骨架构件，骨架构件装入壳体中，并利用胶结方法固定，骨架构件下底面制出安装槽，该安装槽内安装转接焊片，线缆利用锡焊方法焊接于骨架构件相应的转接焊片上。本发明提高了传感器的灵敏度与品质因数，实现了单层线圈良好的端面平整度与绕线均匀度，降低了分布电感，提高了传感器的线性度；此外，本发明保证了尺寸精度的同时有效降低了高频激磁下的介电损耗，提高了传感器的品质因数，进而提高了传感器的灵敏度。

技术研发人员：武丽花;张青青;裴闯;郑淑娜;刘莹
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0七研究所
技术研发日：2018.10.29
技术公布日：2019.01.04