一種具有兩邊半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型設(shè)計了一種新的具有兩邊半圓形金屬反射導(dǎo)體的渦流柵傳感器，所述傳感器由測量線圈、反射導(dǎo)體、基板和測量電路組成。傳感器采用PCB工藝制作，在傳感器設(shè)計尺寸受限的情況下，可以通過改變導(dǎo)體為特定的規(guī)則形狀和尺寸，提高傳感器的靈敏度和精度，無需為提高精度而增大渦流柵傳感器的尺寸。特別是當(dāng)采用兩邊半圓形反射導(dǎo)體，半圓的直徑與反射導(dǎo)體寬度一致，半圓的兩個端點與反射導(dǎo)體的前后兩個直線邊緣相切，此時具有最高的測量精度。這種方法具有成本低、制作周期短、簡單易行等特點，不需要復(fù)雜的PCB制作工藝，可以滿足大批量生產(chǎn)的要求。
【專利說明】
一種具有兩邊半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及的是一種測量儀器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種具有半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有制造業(yè)現(xiàn)場使用的各種量具普遍向數(shù)字化、大量程、絕對碼等方向發(fā)展，而且對防水、防塵、抗震、防磁的要求越來越高。
[0003]渦流柵位移傳感器是一直基于橫向變面積式電渦流效應(yīng)的大量程、防水型位移傳感器，如中國專利“防水型電子數(shù)顯卡尺”(專利申請?zhí)?3115904.4)、“具有防水功能的大量程位移傳感器”(專利申請?zhí)?00310122731.5)、“具有誤差平均效應(yīng)的渦流柵絕對位置傳感器”(專利申請?zhí)?00810040920.0)。這幾種傳感器利用橫向電渦流效應(yīng)組成柵式位移傳感器，具有出色的防水能力，并通過多碼道相位差技術(shù)實現(xiàn)絕對位置信號輸出。同時，有效解決了傳統(tǒng)電渦流傳感器體積大、功耗大的弊病，成功用于防水型電子數(shù)顯卡尺等器具之中。
[0004]但是，由于電渦流自身的非線性等方面的原因，這種傳感器仍然存在精度不高的問題。特別是橫向電渦流效應(yīng)本身存在的非正弦特性導(dǎo)致位移測量經(jīng)過存在明顯的非線性誤差，而且成周期性變化規(guī)律。這些缺陷驗證制約了渦流柵傳感器的進一步推廣應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器，針對現(xiàn)有技術(shù)中渦流柵的不足和缺陷進行改進，可適合用于各種防水型電子測量器具，可以進一步降低現(xiàn)有渦流柵傳感器對工藝的要求和提高傳感器的絕對定位的可靠性，為渦流柵傳感器的大批量化生產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本實用新型的絕對位移傳感器包括一個定柵、一個動?xùn)藕鸵粋€電路系統(tǒng)。其中:動?xùn)排c電路系統(tǒng)相連接，可相對于定柵左右移動。
[0008]所述的定柵可采用印制電路板工藝制作，包括有相互平行的兩種碼道:測量碼道和編碼碼道。所述的測量碼道上設(shè)有若干個獨立且分布均勻且等高的金屬導(dǎo)體，相鄰金屬導(dǎo)體的間距為測量碼道的波長。所述的編碼碼道上也設(shè)有若干個獨立的金屬導(dǎo)體，這些金屬等高但是分布不均勻，分布規(guī)律符合一定的編碼規(guī)則。
[0009]所述的動?xùn)趴刹捎糜≈齐娐钒骞に囍谱?，同樣包括有相互平行的兩種碼道:測量碼道和編碼碼道。每個碼道上都布置一系列平面線圈，線圈的位置與分布規(guī)律與定柵的碼道相對應(yīng)。在測量碼道上，平面線圈數(shù)量一般為偶數(shù)，相鄰的平面線圈之間的中心距離等于測量碼道半波長的整數(shù)倍。在定位編碼碼道上，平面線圈的數(shù)量決定了編碼的位數(shù)，相鄰兩個平面線圈之間的中心距離等于編碼碼道半波長的整數(shù)倍。
[0010]當(dāng)動?xùn)畔鄬Χ乓苿拥饺我饽硞€位置時，動?xùn)派暇幋a碼道的一系列平面線圈與金屬導(dǎo)體分別處于不同的對應(yīng)狀態(tài)(平面線圈與金屬導(dǎo)體完全相對、完全錯開或者出于中間狀態(tài))，這些幅值高低不同的模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后變?yōu)楦叩碗娖叫盘枺纱丝梢缘玫綌?shù)字編碼結(jié)果。通過合理設(shè)計編碼規(guī)則，保證在整個測量范圍內(nèi)編碼是唯一的，就可以實現(xiàn)絕對編碼，進而實現(xiàn)傳感器絕對位置的定位。
[0011]與已有的渦流柵傳感器所不同的是:本實用新型的渦流柵傳感器的金屬反射導(dǎo)體采用一種兩邊半圓形狀，即半圓的直徑恰好與反射導(dǎo)體的長度相等，半圓的兩個端點與反射導(dǎo)體的前后兩個直線邊緣相切。此時，渦流柵傳感器具有最佳的測量精度?！靖綀D說明】
[0012]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的特征、 目的和優(yōu)點將會變得更加清晰:
[0013]圖1為渦流柵傳感器測量碼道結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2為兩邊半圓反射導(dǎo)體具體設(shè)計與布局。
[0015]圖3為選用不同尺寸反射導(dǎo)體對應(yīng)的渦流柵傳感器非線性誤差。
[0016]圖4為采用矩形、兩邊半圓反射導(dǎo)體時電感變化曲線對比圖。[〇〇17]圖中，1為反射導(dǎo)體，2為基板，3為差動線圈組。a為金屬導(dǎo)體長度，b為金屬導(dǎo)體寬度，c為測量線圈長度，d為測量線圈寬度，A為間隔周期(即測量波長)?！揪唧w實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例做詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0019]差動結(jié)構(gòu)渦流柵傳感器結(jié)構(gòu)圖參見圖1，傳感器主要包括等間隔排列的金屬反射導(dǎo)體1、基板2和差動線圈3,差動線圈3由兩組線圈構(gòu)成，其中線圈i與線圈ii構(gòu)成一組線圈， 線圈iii與線圈iv為另一組線圈。每組測量線圈的相位相差測量波長的1/2,不同組測量線圈的相位相差測量波長的1/4,金屬導(dǎo)體1按照測量波長等間隔排列于基板上。例如，目前傳感器兩組線圈尺寸可為長度c = 3mm，寬度d = 3mm，線圈與金屬導(dǎo)體縱向距離為0.5_。
[0020]圖2為設(shè)計的兩邊半圓形的金屬反射導(dǎo)體，導(dǎo)體寬度方向上的兩端采用半圓形狀， 其直徑恰好等于反射導(dǎo)體1的長度，反射導(dǎo)體1的長度a略大于線圈3的寬度c。例如，對于上述的線圈尺寸，反射導(dǎo)體尺寸選為長度a = 3.2mm，反射導(dǎo)體1的寬度b為傳感器允許的最大值b = 5.8_，兩邊半圓的直徑也為3.2_，半徑為1.6_。
[0021]圖3為本渦流柵傳感器的非線性誤差與反射導(dǎo)體1尺寸的關(guān)系曲線，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反射導(dǎo)體1的長度a略大于線圈3的長度c，反射導(dǎo)體的寬度盡量大時，渦流柵傳感器具有最小的非線性誤差，測量精度最高。
[0022]同時選取相同長寬尺寸的矩形反射導(dǎo)體與兩邊半圓形反射導(dǎo)體，例如長度a = 3.2mm，寬度b = 5.8mm。對比當(dāng)線圈相對與金屬導(dǎo)體產(chǎn)生位移時的電感變化曲線，結(jié)果如圖4 所示?？梢钥闯鲈谙嗤某叽缦拢x用兩邊半圓形反射導(dǎo)體時，測得的電感值更大，測量靈敏度更高。
[0023]本實用新型主要設(shè)計了一種新的渦流柵傳感器金屬導(dǎo)體形狀，從而達到對傳感器的優(yōu)化，提高傳感器的靈敏度，減小非線性誤差。
【主權(quán)項】
1.一種具有兩邊半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器，它包括定柵、動?xùn)藕碗娐废到y(tǒng)； 動?xùn)排c電路系統(tǒng)相連接，可相對于定柵左右移動;定柵包括有相互平行的兩種碼道-測量碼 道和編碼碼道，測量碼道上設(shè)有若干個獨立且分布均勻且等高的金屬導(dǎo)體，編碼碼道上也 設(shè)有若干個獨立的金屬導(dǎo)體，這些金屬等高，分布規(guī)律符合一定的編碼規(guī)則;所述的傳感器 的特征在于:反射導(dǎo)體的形狀為兩邊半圓形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩邊半圓形反射導(dǎo)體的渦流柵位移傳感器，其特征是:所 述的兩邊半圓的直徑與反射導(dǎo)體的長度相等，半圓的兩個端點與反射導(dǎo)體的前后兩個直線 邊緣相切。
【文檔編號】G01B7/02GK205619867SQ201620004087
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月6日
【發(fā)明人】趙輝, 陶衛(wèi), 李坤
【申請人】南京耀晟傳感技術(shù)有限公司