[发明专利]位移测量传感器

说明书

技术领域

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

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

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。

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。

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。

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。

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

图1为角位移测量传感器的俯视图。

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。

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。

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。

图5为直线位移测量传感器的俯视图。

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。

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。

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。

图9为比相信号波形图。

图中：

1-1—角位移定尺          U—输入线圈绕组的交流电压

1-2—角位移线圈绕组      M—行波磁场

1-3—角位移线圈铁芯      Ω—均匀旋转速度

1-4—角位移动尺          ω—任意旋转速度

1-5—角位移动测头导体    △θ—角位移

1-6—角位移定测头导体    V—均匀直线运动速度

P5—-动测头方波信号      △L—直线位移

P6—-定测头方波信号      △T—用时间量表示的信号相位差

T——时间                T——信号周期

2-1—直线位移定尺        2-2—直线位移线圈绕组

2-3—直线位移线圈铁芯    2-4—直线位移动尺

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

实施例1