[发明专利]一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器

说明书

技术领域

本发明属于精密测量领域，涉及对精密测量传感器的改进，具体涉及一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器。

背景技术

传统差动变压器式电感位移传感器，以其位移分辨率高、结构简单、工作可靠的特点，在精密测量领域应用广泛。

传统差动变压器式电感位移传感器的结构如图1所示，包括：移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)、左侧副线圈(7)、主线圈(8)和右侧副线圈(13)。移动磁芯(2)位于左侧副线圈(7)、主线圈(8)和右侧副线圈(13)组成的内腔中。在主线圈(8)中施加正弦激励信号，由于电磁感应现象，在左侧副线圈(7)和右侧副线圈(13)中输出感应电压，且感应电压大小会随移动磁芯(2)的位置而变化，而非导磁输出杆(4)与磁芯(2)固连，由此可以根据左侧副线圈(7)和右侧副线圈(13)的输出电压大小得到非导磁输出杆(4)的位移变化。

传统差动变压器式电感位移传感器是依据电磁感应原理工作的，由于受到导磁材料性能限制，传统差动变压器式电感位移传感器测量范围比较小，最大只有几十毫米，如果工作范围过大，不但传统差动变压器式电感位移传感器体积需要增加，线性度和位移分辨率也均会变差，不再适合高精度测量。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统差动变压器式电感位移传感器量程较小的缺点，扩大其测量范围，同时保留其位移分辨率高的优点，以实现其对大范围位移的高精度测量，提出一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：其包括：线圈组(1)、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)和位移粗测系统。

线圈组(1)套在移动磁芯(2)外部；磁套(3)套在线圈组(1)外部；非导磁输出杆(4)与移动磁芯(2)固定连接。

线圈组(1)由超过4个以上完全相同的线圈组成；移动磁芯(2)和磁套(3)由高导磁软磁性材料制成；非导磁输出杆(4)由非导磁金属材料制成。

所述线圈组(1)既可以将相邻三个线圈的中间一个作为主线圈，两侧线圈分别作为作为左侧副线圈和右侧副线圈，也可以将中间相邻n个线圈串联作为主线圈，将主线圈左侧的相邻n个线圈串联作为左侧副线圈，将主线圈右侧的相邻n个线圈串联作为右侧副线圈，从而构成差动变压器式电感位移传感器。其中，n≥2，且n为正整数。

线圈组(1)中的相邻三组线圈、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)组成一个传统差动变压器式电感位移传感器。

位移粗测系统的作用是对移动磁芯(2)的位置进行粗测，作为切换线圈组(1)中相应线圈的依据。

其工作过程为：

步骤1：位移粗测系统粗测移动磁芯(2)的位置，通过移动磁芯(2)的位置确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈。

步骤2：在步骤1所述相邻三组线圈的中间线圈中通入交流正弦驱动信号，作为所述差动变压器式电感位移传感器的主线圈，而其两侧的线圈作为所述差动变压器式电感位移传感器的左侧副线圈和右侧副线圈，只要移动磁芯(2)的位置在所述相邻三组线圈的工作范围内，左侧副线圈和右侧副线圈输出与移动磁芯(2)位置相关的感应信号。

步骤3：当移动磁芯(2)的位置超出步骤1中所述相邻三组线圈的工作范围时，位移粗测系统重新确定移动磁芯(2)的位置，将移动磁芯(2)对应位置上的当前相邻三个线圈组成新的主线圈、左侧副线圈和右侧副线圈，在新的位置构成一个差动变压器式电感位移传感器，通过这种方式可以延长差动变压器式电感位移传感器的测量范围。

所述位移粗测系统为电磁式测量机构或电阻式测量机构或电阻应变式测量机构或光电式测量机构或组合式测量机构或外部测量机构。

所述位移粗测系统由非导磁输出杆(4)、干簧管组(5)和永久磁铁(6)组 成。干簧管组(5)由与线圈组(1)中线圈数量一致的干簧管组成，相邻2个干簧管的轴心间距离与线圈宽度一致。干簧管组(5)套在非导磁输出杆(4)的外面；永久磁铁(6)固定在非导磁输出杆(4)上。

当非导磁输出杆(4)移动时，永久磁铁(6)对应的干簧管发出感应信号，从而确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈。

有益效果