[发明专利]一种位移传感器

说明书

本发明提供一种位移传感器，其包括传感器探头和电路模块，电路模块与传感器探头电连接且相互分隔设置，二者分别在室温环境和液氮温区环境下工作，所述传感器探头由基于PCB板的线圈组件构成，所述线圈组件包括一组位于中心的激励线圈及分布在激励线圈四周的特征对称且差动工作的感应线圈组。本发明提出的位移传感器可以在液氮温区进行转轴径向微小位移的测量，突破了现有传感器的温度使用的限制。本发明提出的位移传感器原理简单，结构紧凑，易于工业量产，便于结合待测系统进行制造和安装。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种位移传感器。

背景技术

随着超导技术的发展，超导磁悬浮轴承技术的应用领域逐步扩展到了低温旋转机械领域、太空领域及深空等领域。在超导磁悬浮轴承技术领域中，高温超导磁悬浮轴承工作在液氮温区。要对超导磁悬浮轴承进行特性研究，必须对其转子系统的位移等基本物理量进行监测。为能够进行准确检测，需要一款能够在低温下进行位移检测的传感器。即需要该传感器能够在液氮温区正常工作。

在非接触类的位移传感器中，电容传感器、光学传感器由于设计及成本问题在旋转机械的微位移测量中较少使用。电涡流传感器在旋转机械轴系的位移测量中使用较多，但同样具有不便定制安装和价格不菲的缺陷，尤其在需要进行多维度测量时，缺陷体现的更为明显。另外，旋转机械位移测量领域普遍使用的现有的传感器还存在的一个主要缺陷在于：其工作适宜温度的范围较窄，其一般仅能应用于零下30摄氏度到零上175摄氏度的工况环境。如果将标定的传感器置于77K等低温环境中，那么传感器中的电子元件的物理特性将会发生改变，甚至低温环境会直接损坏电子元件。

综上，既要满足旋转机械系统的装配需求，又要满足苛刻的使用温度，还需综合考虑成本造价，这些因素使得位移传感器的实现具有一定的难度。

因此，急需研究开发一种结构紧凑且能够在低温状态下使用的位移传感器。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中的位移传感器不适用于低温环境的问题，本发明提供一种位移传感器，其包括传感器探头和电路模块，所述电路模块与所述传感器探头电连接且相互分隔设置，二者分别在室温环境和液氮温区环境下工作，所述传感器探头由基于PCB板的线圈组件构成，所述线圈组件包括一组位于中心的激励线圈及分布在所述激励线圈四周特征对称且差动工作的感应线圈组。

较佳地，所述电路模块包括驱动电路和信号处理电路，所述驱动电路与所述激励线圈连接，所述驱动电路用于向激励线圈提供激励信号；所述信号处理电路与所述感应线圈连接，所述信号处理电路用于将从所述感应线圈感应到的信号进行处理。

较佳地，所述电路模块通过低温屏蔽线与所述传感器探头连接。

较佳地，所述传感器探头上设有用于容纳待测转轴的容置空间，所述待测转轴置于容置空间内，所述待测转轴与所述传感器探头非接触式连接；所述激励线圈位于所述容置空间外。

较佳地，所述感应线圈组包括第一感应线圈组和第二感应线圈组，所述第一感应线圈组包括相对设置的两个感应线圈，所述第二感应线圈组包括相对设置的两个感应线圈；所述第一感应线圈组和所述第二感应线圈组的感应线圈交错分布。

较佳地，所述第一感应线圈组的两感应线圈特征对称且差动工作，所述第二感应线圈组的两感应线圈特征对称且差动工作。

较佳地，所述信号处理电路包括第一检波器、第二检波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、差分放大器和偏置电路，同一个所述感应线圈组中的一感应线圈与所述第一检波器连接，所述第一检波器还与所述第一低通滤波器连接；同一个所述感应线圈组中的另一感应线圈与所述第二检波器连接，所述第二检波器还与所述第二低通滤波器连接；所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器分别与所述差分放大器连接；所述差分放大器与所述偏置电路连接。