[发明专利]用LVDT进行位移测量的方法及其传感器铁芯安装结构

说明书

技术领域

本发明属于位移测量技术领域，涉及非接触位移检测装置和检测方法。

背景技术

位移测量有多种原理和方法，采用LVDT(LinearVariableDifferentialTransformer，线性可 变差动变压器)技术的是其中一种。LVDT位移传感器具有以下优点：采用非接触结构、高 灵敏度、高重复性、高可靠性，环境适用性强，广泛应用于航空航天、机械、建筑、纺织、 铁路、化工以及科研院校等行业。

LVDT初级线圈施加激励信号后，在匝数相等的两侧次级线圈会感应相同频率的交变信 号，当铁芯被测量杆推拉时，2个次级线圈与初级线圈的耦合发生变化，从而使两个次级线 圈输出电压按正弦、余弦变化，铁芯位置处于两个次级线圈中间时，两个次级线圈的感应电 动势大小相等，铁芯偏移中间越大，电动势差值的幅值越大。不过，现有的LVDT位移传感 器存在测量精度不高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用LVDT进行位移测量的方法及其传感器铁芯安装结构，保 证合理的测量范围，保持标定参数的稳定性，可以进行LVDT位移输出的环境温度补偿，提 高测量的重复性，保证现场适用性。

为达到以上目的，本发明的解决方案是：

一种用LVDT进行位移测量的方法，包括：将LVDT的铁芯与测杆相连接，在LVDT初 级线圈施加激励信号后，在匝数相等的两侧次级线圈感应相同频率的交变信号；测杆与待测 量的物件相连，当待测量的物件发生位移时，测杆也跟随位移，铁芯则被测杆推拉，于是两 个次级线圈与初级线圈的耦合发生变化，从而使两个次级线圈输出电压按正弦、余弦变化； 铁芯位置处于两个次级线圈中间时，两个次级线圈的感应电动势大小相等，铁芯偏移中间越 大，电动势差值的幅值越大，通过比较所述电动势差值的幅值并参照该幅值与实际距离之间 的关系即可实现位移检测，采集LVDT所处的环境温度可以位移检测进行温度补偿；

其中，LVDT位移传感器包括固定部分和活动部分，限定所述固定部分和活动部分之间 的轴向相对位移的范围，最小化所述活动部分和固定部分的轴向相对旋转，从而保证标定参 数的稳定性和适用性；

其中，LVDT内部安装温度传感器用以检测LVDT所处的环境温度，利用环境温度对测 量数据进行温度补偿。

进一步，通过限位结构连接LVDT位移传感器的固定部分和活动部分以实现限定轴向相 对位移的范围、最小化所述活动部分和固定部分的轴向相对旋转的目的。

实现上述位移测量方法的LVDT位移传感器铁芯安装结构，包括固定部分和活动部分；

所述固定部分包括限位结构、壳体、第一次级线圈、第二次级线圈、初级线圈、骨架、 弹簧、温度传感器；初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈以及骨架固定在一起成为骨架 线圈，骨架线圈和壳体固定安装为一体，为测量数据温度补偿提供依据的温度传感器和壳体 固定安装为一体；

所述活动部分由铁芯和测杆固定安装在一起组成。

进一步，所述限位结构为销钉，销钉穿过设置于测杆上的限位孔固定在壳体上，约束所 述活动部分和固定部分之间的相对移动；或者，所述限位结构为设置于测杆上的凸块，凸块 穿过设置于骨架上的限位孔约束所述活动部分和固定部分的相对移动。

所述温度传感器固定在壳体的内壁上；所述测杆的一端和铁芯通过螺纹固定连接组成。

所述骨架中间绕制初级线圈，初级线圈两侧绕制第一次级线圈和第二次级线圈；弹簧固 定在铁芯的一侧，借助弹簧的弹力使测杆和被测物件紧密贴合。

所述骨架中间设有通孔，铁芯装入骨架的通孔中；测杆的一端与被测对象相连同步位移 随被测对象的移动而带动铁芯在骨架内的通孔内自由滑动；测杆的另一端通过螺纹固定连接 铁芯的另一端。

所述“约束所述活动部分和固定部分之间的相对移动”是指：通过限位结构与限位孔的 配合限定所述活动部分和固定部分之间轴向相对移动的范围，同时防止绕轴向转动。

其中：LVDT位移传感器将机械位移转换为电气信号输出，传感器的部件尺寸精度、安 装配合对高精度测量十分重要。

LVDT位移传感器包括固定部分和可动部分，它们之间既有被检测的轴向相对位移，也 存在轴向的相对旋转，尽量减小相对旋转，使相对位移保持在允许范围内，这对LVDT位移 传感器的生产和现场测量有很大应用。