位移測(cè)量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種屬于位移精密測(cè)量裝置，具體涉及一種用于測(cè)量直線位移和角位 移的位移測(cè)量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 位移(直線位移和角位移）測(cè)量是最基本、最普通的測(cè)量。為了兼顧測(cè)量分辨率和 量程，許多位移傳感器采用了在基本上精密刻線的柵式結(jié)構(gòu)，如光柵、磁柵等，對(duì)其在運(yùn)動(dòng) 過程中發(fā)出的脈沖信號(hào)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，即實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量。高精度高密度的刻線引起很多問 題，一方面刻線越密就越容易受到污染，無論怎樣密封保護(hù)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)惡劣工況下，其微 小的粉塵油污水氣都可能污染柵線，使計(jì)數(shù)失效。另一方面，刻線不可能無限地密，而現(xiàn)有 的密度遠(yuǎn)不能滿足分辨率的要求。因此被迫普遍采用電子細(xì)分箱，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上高精 度的刻線工藝，使成本居高不下。綜上所述，現(xiàn)有柵式位移測(cè)量傳感器存在的缺點(diǎn)是：價(jià)格 高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新結(jié)構(gòu)測(cè)量位移的傳感 器，不用精密刻線，因而價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾力強(qiáng)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：采用行波磁場(chǎng)來建立均速運(yùn)功坐標(biāo)系。行波磁場(chǎng)是根據(jù)交 流電機(jī)的工作原理，在線圈繞組中通以交流電產(chǎn)生的。本測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)是將繞有線圈 繞組的外殼作為定尺，在任一相鄰的線圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)體作為定測(cè)頭導(dǎo)體， 定測(cè)頭導(dǎo)體的兩端作為周期性原始電信號(hào)的輸出端；另在行波磁場(chǎng)內(nèi)設(shè)置相對(duì)于定尺運(yùn)動(dòng) 的動(dòng)尺，在動(dòng)尺上裝有一根導(dǎo)體作為動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體的兩端作為周期性原始電信 號(hào)的輸出端，上述結(jié)構(gòu)即構(gòu)成測(cè)量傳感器部分。
[0005] 上述結(jié)構(gòu)可以是兩種形式，一種是角位移測(cè)量傳感器，它的定尺上的線圈繞組是 按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)，動(dòng)尺為一轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)軸。另一種是直線位移測(cè)量傳感器，它的 定尺是將上述殼體和圓周均勻分布的線圈繞組一齊按直線展開構(gòu)成，動(dòng)尺是在行波磁場(chǎng)內(nèi) 相對(duì)于定尺作直線運(yùn)動(dòng)的滑尺。
[0006] 傳感器定測(cè)頭導(dǎo)體上的輸出端和動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體上的輸出端與信號(hào)放大整形電路的 輸入端連接，該電路的輸出端與比相電路的輸入端連接。當(dāng)不斷持續(xù)運(yùn)動(dòng)的行波磁場(chǎng)經(jīng)過 時(shí)，因磁力線切割效應(yīng)使兩個(gè)側(cè)頭上分別感應(yīng)出電信號(hào)，通過放大整形電路將上述兩端信 號(hào)整形成為便于相位比較的波形，在通過比相電路測(cè)得兩路信號(hào)的相位差，從而反映了定 尺與動(dòng)尺的相位之差。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)品化開發(fā)。
【附圖說明】
[0008] 圖1為角位移測(cè)量傳感器的俯視圖。
[0009] 圖2為角位移測(cè)量傳感器的定尺線圈繞組展開后的平面圖。
[0010] 圖3為角位移測(cè)量傳感器的定動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體配裝后的主視圖。
[0011] 圖4為角位移測(cè)量傳感器的定動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體配裝后的俯視圖。
[0012] 圖5為直線位移測(cè)量傳感器的俯視圖。
[0013] 圖6為直線位移測(cè)量傳感器的定尺線圈繞組展開后的平面圖。
[0014] 圖7為直線位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體配裝后的主視圖。
[0015] 圖8為直線位移測(cè)量傳感器的動(dòng)尺與動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體配裝后的俯視圖。
[0016] 圖9為比相信號(hào)波形圖。
[0017] 圖中：
[0018] 1-1 一角位移定尺 U-輸入線圈繞組的交流電壓
[0019] 1-2一角位移線圈繞組 M-行波磁場(chǎng)
[0020] 1~3一角位移線圈鐵芯 Q-均勻旋轉(zhuǎn)速度
[0021] 1-4一角位移動(dòng)尺 w-任意旋轉(zhuǎn)速度
[0022] 1-5-角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體 A9-角位移
[0023]1-6-角位移定測(cè)頭導(dǎo)體 V-均勻直線運(yùn)動(dòng)速度
[0024]P5一-動(dòng)測(cè)頭方波信號(hào) AL-直線位移
[0025]P6--定測(cè)頭方波信號(hào) AT-用時(shí)間量表不的信號(hào)相位差
[0026]T--時(shí)間 T--信號(hào)周期
[0027]2~1一直線位移定尺 2-2一直線位移線圈繞組
[0028] 2~3一直線位移線圈鐵芯 2-4-直線位移動(dòng)尺
[0029] 2-5-直線位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體2-6-直線位移定測(cè)頭導(dǎo)體
【具體實(shí)施方式】
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 參見圖1、2、3、4和圖9,角位移測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)。該傳感器是把交流電機(jī)一樣的 角位移線圈鐵芯1-3上角位移線圈繞組1-2按圓周均勻分布在圓形殼體內(nèi)作為角位移定尺 1-1，將交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或另加轉(zhuǎn)軸作為角位移動(dòng)尺1-4。在角位移定尺1-1的任一相鄰的 線圈之間的間隙處固定一根角位移定測(cè)頭導(dǎo)體1-6,該導(dǎo)體的兩端作為定測(cè)頭的輸出端，通 過絕緣導(dǎo)線與信號(hào)整形電路的輸入端連接。在角位移動(dòng)尺1-4上固定一根角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo) 體1-5,該導(dǎo)體的兩端作為動(dòng)測(cè)頭的輸出端，通過絕緣導(dǎo)線與信號(hào)整形電路的輸入端連接。 當(dāng)角位移線圈繞組1-2通以交流電時(shí)，將在角位移定尺1-1內(nèi)間隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)行波磁場(chǎng)M， 其均勻旋轉(zhuǎn)速度為Q，該速度取決于交流電頻率。每當(dāng)旋轉(zhuǎn)行波磁場(chǎng)經(jīng)過角位移定測(cè)頭導(dǎo) 體1-6和角位移動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體1-5時(shí)，因磁力線被切割，按照右手定則，兩導(dǎo)線將分別產(chǎn)生電 勢(shì)信號(hào)，以此作為動(dòng)測(cè)頭周期性原始電信號(hào)A5和定測(cè)頭周期性原始電信號(hào)A6。再將這兩路 原始電信號(hào)放大和波形整理為動(dòng)測(cè)頭方波信號(hào)P5和定測(cè)頭方波信號(hào)P6。由于角位移定測(cè) 頭導(dǎo)體1-6在角位移定尺1-1中保持不動(dòng)，所以定測(cè)頭方波信號(hào)相位保持不動(dòng)；而角位移動(dòng) 測(cè)頭導(dǎo)體1-5隨角位移動(dòng)尺1-4以任意旋轉(zhuǎn)速度《和任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)測(cè)頭方波信號(hào)周期 T與空間一個(gè)圓周360°相對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)用時(shí)間差A(yù)T表示兩路信號(hào)的相位差，角位移為A9
【主權(quán)項(xiàng)】
1.位移測(cè)量傳感器，其特征在于：包括定尺和動(dòng)尺，定尺為含有線圈繞組的殼體，線圈 繞組通以交流電產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，在任一相鄰的線圈繞組之間的間隙處裝一根導(dǎo)體作為定測(cè) 頭導(dǎo)體。該導(dǎo)體兩端為定測(cè)頭周期性原始電信號(hào)的輸出端；在行波磁場(chǎng)內(nèi)設(shè)置有相對(duì)于定 尺運(yùn)動(dòng)的動(dòng)尺，動(dòng)尺上裝有一根導(dǎo)體作為動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，該導(dǎo)體兩端為動(dòng)測(cè)頭周期性原始電 信號(hào)的輸出端。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種位移測(cè)量傳感器，屬于位移精密測(cè)量裝置。采用行波磁場(chǎng)來建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，在線圈繞組中通以交流電而形成行波磁場(chǎng)，將線圈繞組作為定尺，將行波磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)件作為動(dòng)尺，分別固定在定尺和動(dòng)尺上的導(dǎo)體構(gòu)成定測(cè)頭導(dǎo)體和動(dòng)測(cè)頭導(dǎo)體，兩測(cè)頭導(dǎo)體的輸出端與信號(hào)放大整形電路的輸入端連接。本傳感器解決現(xiàn)有技術(shù)價(jià)格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和抗干擾力差的問題，具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、易于產(chǎn)品化的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01B7-30, G01B7-02
【公開號(hào)】CN104654994
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310577036
【發(fā)明人】鞠洪建
【申請(qǐng)人】大連康賽譜科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月15日