[发明专利]线性可变差动传感器及其绕制方法

说明书

技术领域

本发明属于位移传感器技术领域，尤其涉及线性可变差动传感器及其绕制方法。

背景技术

线性可变差动传感器如图1所示，包括一个初级绕组10，第一次级绕组20和第二次级绕组30、铁芯40和骨架50，漆包线绕制在骨架上，依次形成初级绕组10，第一次级绕组20和第二次级绕组30，其中，第一次级绕组20与第二次级绕组30的输出电压反向串接，初级绕组10与第一次级绕组20、第二次级绕组30之间的耦合随铁芯40的移动而发生变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化，其中初级绕组10的绕组匝数为S1，第一次级绕组20的匝数为S2，第二次级绕组30的匝数为S3，第一次级绕组20的匝数与第二次级绕组30的匝数数量上相等。

请参见图2与图3，当铁芯40移向第一次级绕组20的一边，初级绕组10与第一次级绕组20之间的互感S2增加，S2绕组产生的互感电动势Va升高，同时，第二次级绕组30与初级绕组10之间的互感S3减小，S3绕组产生的感应电压Vb降低，因而第二次级绕组20的感应电动势Va大于次级绕组S3的感应电动势Vb，此时，差动输出电动势Vab=Va-Vb且不为零，在线位移规定量程内，铁芯40的移动越大，差动输出电动势Vab就越大；同理，当铁芯40移向第二次级绕组30的一边，初级绕组10与第二次级绕组30之间的互感S3增加，次级绕组30产生的互感电动势Vb升高，同时，第一次级绕组20与初级绕组10之间的互感S2减小，次级绕组20产生的感应电压Va降低，因而差动输出电动势Vab也不为零，但由于铁芯40的移动方向改变，所以输出电动势Vab=Va-Vb反向，因此，可以通过差动传感器输出电动势Vab的大小和正负就可以知道铁芯40位移量的大小和方向；

当铁芯40在初级绕组10的中心位置时，第一次级绕组20和第二次级绕组30所感应的电压相等，由于输出时反向串接，所以此时差动输出电动势为零（实际上还有很小的零位电压），称此时铁芯40的位置为零位。

目前，线性可变差动传感器采用的绕制方式主要有二段式绕线法、三段式绕线法和非全对称阶梯式绕线法，请参见图1，在二段式绕线法中，初级绕组10平铺在骨架50上，第一次级绕组20和第二次级绕组30以骨架中点向两端平铺，其特点是适用于中小行程（小于±30mm）的线性可变差动传感器，绕线工艺相对简单，但是存在线性度不好，灵敏度较低的缺点；在三段式绕线法中，初级绕组缠绕在骨架中间，两次级绕组和和分别以初级绕组1的两个端面向骨架的两端平铺，其特点是仅用于行程较短的线性可变差动传感器，工艺简单，线性度较好，易于对称，但测量精度低；请参见图4与图5，在非全对称阶梯式绕线法中，包括初级绕组10、次级绕组20、次级绕组30和铁芯40，偏置线圈20＇与次级绕组20串接，偏置线圈20＇可以使次级绕组20和30的差动输出零点偏置，输出单调差动电压，在骨架上形成不对称式绕组，其存在对称性有很大局限，行程长度比差，温度特性不理想，生产工艺繁琐等缺点，由上述绕制方法制成的线性可变差动传感器存在电气性能不优化，对称性差的问题，尤其是无法满足航空领域对线性可变差动传感器高精度、温度特性好、稳定性可靠性要求严格的用户要求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种线性可变差动传感器，旨在解决现有的线性可变差动传感器电器的电气性能不优化，对称性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，线性可变差动传感器，包括初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、铁芯和骨架，所述初级绕组绕设于所述骨架上，所述第一次级绕组、所述第二次级绕组分别绕设于所述初级绕组的外周，所述第一次级绕组包括依次绕制的第一平绕层、第一间绕层和第四间绕层，所述第二次级绕组包括依次绕制的第二平绕层，第二间绕层和第三间绕层，所述第一平绕层、所述第二平绕层绕设于所述初级绕组上并相对于所述初级绕组的中心对称，第一间绕层绕设于所述第一平绕层上，第二间绕层绕设于所述第二平绕层上，所述第一间绕层与所述第二间绕层相对于所述初级绕组的中心对称，第三间绕层绕设于所述第一间绕层上，所述第四间绕层绕设于所述第二间绕层上，所述第三间绕层与所述第四间绕层相对于所述初级绕组的中心对称，所述初级绕组的外周包覆有第一绝缘层，所述第一平绕层与所述第一间绕层之间设有第二绝缘层，所述第一间绕层与所述第三间绕层之间设有第三绝缘层，所述第二平绕层与所述第二间绕层之间设有第四绝缘层，所述第二间绕层与所述第四间绕层之间设有第五绝缘层。

优选地，所述第一平绕层与所述第二平绕层的长度相等，且均为所述初级绕组长度的一半。