一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器的制造方法
【專利摘要】一種基于互感原理的角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器。該裝置包括原線圈、副線圈、轉(zhuǎn)角控制裝置、位移控制裝置、樣品管、底座等。利用轉(zhuǎn)角控制裝置改變副線圈的空間方位即原副線圈的夾角，或利用位移控制裝置改變原線圈的位置即原副線圈的間距，或?qū)悠饭苎剌S線方向置入原線圈中改變原線圈的磁導(dǎo)率，當(dāng)原線圈上加載交流信號，上述三種不同的狀態(tài)均會誘發(fā)副線圈感應(yīng)電壓發(fā)生線性變化。通過測量副線圈感應(yīng)電壓的實時變化，可以分別實現(xiàn)角度、位移或磁導(dǎo)率的動態(tài)變化測量。本實用新型的傳感器結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，線性度高，重復(fù)性好，且測量可角度、位移、磁導(dǎo)率三個參數(shù)。
【專利說明】
一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器，尤其適用無嚴重電磁干擾、且需動態(tài)響應(yīng)的測量環(huán)境。
【背景技術(shù)】
[0002]目前商用角度傳感器的種類非常多樣，電位器式、電容式、光電電位器式和光柵式。整體可分為接觸式和非接觸式兩種。電位器式是技術(shù)最為成熟的接觸式角度傳感器。因接觸式工作必然存在摩擦，故耐磨性差、分辨率低，響應(yīng)速度慢是其致命的缺點。在需要快速響應(yīng)的測量環(huán)境中，必須采用非接觸式的工作方式。電容式、光電電位器式和光柵式均為非接觸式工作。電容式傳感器輸出阻抗高，帶負載能力差，且一旦工作頻率等于或接近諧振頻率時，電容將無法正常工作，一定程度上限制了其使用范圍。光電電位器式壽命長，測量精度高，但使用時需結(jié)合高阻抗匹配變換器，測量范圍小，最大缺陷是線性度差，甚至不足1%。對于光柵式而言，有限的光源帶寬限制了其應(yīng)用范圍，且使用時存在需要屏蔽，對環(huán)境要求高的弊端。
[0003]目前商用的位移傳感器以電感式、電容式和激光式三類傳感器居多。電感式和電容式測量精度高，但測量范圍小，方向性差;激光式的測量源對人體存在危害，并且制作成本高。
[0004]同時，無論角度還是位移傳感器，都是單一參數(shù)的傳感測量，無法實現(xiàn)多參數(shù)的傳感測量。
[0005]迄今為止，還沒有一種傳感器裝置，可以實現(xiàn)角度、位移和磁導(dǎo)率三個參數(shù)的線性和快速測量。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對上述不足，本實用新型提供一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)快速響應(yīng)傳感器。
[0007]本實用新型涉及的傳感器基于分別稱為原線圈和副線圈的兩個電磁螺線管，包含:原線圈、副線圈、導(dǎo)軌、位置調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)角控制裝置、樣品管等。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案為:原、副兩線圈共軸放置。轉(zhuǎn)角控制裝置連接于副線圈；導(dǎo)軌和位置調(diào)節(jié)器組成位移控制裝置，其中位置調(diào)節(jié)器安裝在導(dǎo)軌上，并與原線圈連接，位置調(diào)節(jié)器控制原線圈沿導(dǎo)軌移動;待測介質(zhì)棒置入原線圈內(nèi)；轉(zhuǎn)角控制裝置改變副線圈的空間方位即原副線圈在水平軸向上的夾角，或利用位置調(diào)節(jié)器改變原線圈的位置即原副線圈的軸向間距，或?qū)⒚芊夂玫臉悠饭苎剌S線方向置入原線圈中改變原線圈的磁導(dǎo)率;原線圈上加載交流電，上述三種不同的狀態(tài)均會誘發(fā)副線圈感應(yīng)電壓發(fā)生線性變化;通過測量副線圈感應(yīng)電壓的實時變化，可以分別實現(xiàn)角度、位移或磁導(dǎo)率的動態(tài)變化測量。
[0009]本實用新型實現(xiàn)的有益效果:
[0010](I)單一裝置實現(xiàn)角度、位移、磁導(dǎo)率三參數(shù)測量。
[0011](2)便于數(shù)據(jù)采集，易于實現(xiàn)角度、位移的動態(tài)測量。
[0012](3)測量結(jié)果高度線性化。
[0013](4)結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1為本實用新型的一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖1中，1.副線圈，5.原線圈，4.鐵芯，10.樣品管，6.連接桿，3.轉(zhuǎn)角控制裝置，7.底座，8.導(dǎo)軌，9.位置調(diào)節(jié)器。
[0017]圖2為感應(yīng)電壓隨兩線圈軸線夾角變化的實測曲線。
[0018]圖3為感應(yīng)電壓隨兩線圈軸線距離變化的實測曲線。
[0019]圖4為感應(yīng)電壓隨模擬樣品變化的磁導(dǎo)率實測曲線。
【具體實施方式】
[0020]1.角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器
[0021 ] 一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器，如圖1所示。
[0022]導(dǎo)軌8、轉(zhuǎn)角控制裝置3固定于底座7上，導(dǎo)軌8沿原線圈中心軸方向放置，預(yù)先調(diào)整原線圈5和副線圈I共軸。副線圈I通過連接桿6與轉(zhuǎn)角控制裝置3相連，由轉(zhuǎn)角控制裝置3帶動副線圈I繞連接桿6做定軸轉(zhuǎn)動;原線圈5通過連接桿6連接到位置調(diào)節(jié)器9，之后固定在導(dǎo)軌8上，位置調(diào)節(jié)器9帶動連接桿6和原線圈5沿導(dǎo)軌8移動，改變原、副線圈的軸向間距，或利用轉(zhuǎn)角控制裝置3改變副線圈I的空間方位即原、副線圈在基準平面內(nèi)的夾角，或?qū)⒚芊夂玫臉悠饭?0插入原線圈5中改變原線圈的磁導(dǎo)率;在原線圈5上加交變電壓，副線圈I上的感應(yīng)電壓均會發(fā)生線性變化，可以分別實現(xiàn)位移或角度或磁導(dǎo)率三個參數(shù)的測量。
[0023]作為一種優(yōu)化，在原線圈5及副線圈I內(nèi)置入鐵芯，增加傳感器的互感系數(shù)，提高靈敏度。為靈活起見，只就一個線圈內(nèi)置入鐵芯也能達到提高互感系數(shù)的目的。
[0024]作為一種優(yōu)化，傳感器加載電壓端于副線圈I，而測量端位于原線圈5上。
[0025]圖2是實驗測得的感應(yīng)電壓隨兩線圈軸線夾角的關(guān)系曲線，表明夾角為O?90°范圍內(nèi)，感應(yīng)電壓呈現(xiàn)線性變化，擬合度可達0.99859，驗證了本實用新型在O?90°范圍具有角度傳感的能力。
[0026]圖3是實驗測得的感應(yīng)電壓隨兩線圈間距的關(guān)系曲線，表明兩線圈間距為15?65mm范圍，感應(yīng)電壓呈現(xiàn)線性變化，擬合度可達0.98717，驗證了本實用新型同時具有位移傳感的能力，位移傳感的范圍為50mm。
[0027]實驗制作了一系列鐵粉的模擬樣品，以獲得不同磁導(dǎo)率，之后將樣品置入帶密封塞的細管，并置入原線圈內(nèi)，測量感應(yīng)電壓的變化曲線如圖4所示。表明感應(yīng)電壓隨相對磁導(dǎo)率線性增加，線性度為0.988，驗證了本實用新型同時具有磁導(dǎo)率傳感的能力。
【主權(quán)項】
1.一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器，包括位移控制裝置，轉(zhuǎn)角控制裝置，樣品管，導(dǎo)軌，底座，其特征在于，裝置還包含軸線共線的原、副兩個線圈；角度控制裝置與副線圈連接，并使其繞豎直軸做定軸轉(zhuǎn)動，以改變兩線圈的夾角;位移控制裝置包含導(dǎo)軌與位置調(diào)節(jié)器，導(dǎo)軌與原線圈軸線方向平行，位置調(diào)節(jié)器安裝在導(dǎo)軌上，并與原線圈連接，帶動其沿導(dǎo)軌方向移動，以改變兩線圈的間距;樣品管中密封待測樣品，置入原線圈，改變其磁導(dǎo)率。2.如權(quán)利要求1所述的一種角度/位移/磁導(dǎo)率三參數(shù)傳感器，其特征在于空置的原、gij線圈中置入鐵芯。
【文檔編號】G01D5/20GK205506076SQ201620241402
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】陳少華, 趙嵩卿, 史曉磊, 黃開浪
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)