CN108571986A - 位移传感器 - Google Patents
位移传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108571986A CN108571986A CN201710131958.8A CN201710131958A CN108571986A CN 108571986 A CN108571986 A CN 108571986A CN 201710131958 A CN201710131958 A CN 201710131958A CN 108571986 A CN108571986 A CN 108571986A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- receiving coil
- displacement sensor
- coil
- excitation coil
- processing circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 3
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000001085 Trapa natans Species 0.000 description 1
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
本发明提供一种位移传感器，包括：固定模块，在固定模块上设有激励线圈及接收线圈；其中激励线圈用于通过高频周期***流电压和电流，在固定模块区域内产生交变电磁场；接收线圈设置在激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；移动模块用于影响激激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路与固定模块连接，处理电路处理从接收线圈上得到的电压信号输出物***移信号。本发明具有以下优点：提高信号精度，固定模块上的接收线圈具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点。接收线圈重复周期越小，在物***移范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的电磁感应式位移传感器,特别涉及但不限于一种用于测量物***移的电磁感应式位移传感器。
背景技术
位移传感器通过把位移量转换为电量，从而实现对位移量的检测。位移传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是实现测试与自动控制的重要环节。在实际工程应用中，位移传感器有着非常重要的作用。目前市面上为人们所常用的位移传感器主要包括：
绕线电位器式位移传感器
工作方式：绕线电位器由电阻丝绕制在绝缘骨架上，由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动，输出与位移成正比的电阻或电压的变化。
缺陷：存在物理摩擦易损坏、精度低。
电阻应变式位移传感器
工作方式：电阻应变式位移传感器是以弹簧和悬臂梁串联作为弹性元件，在矩形界面悬臂梁根部正反两面贴四片应变片，组成全桥电路，拉伸弹簧一端与测量杆连接，当测量杆随试件产生位移时，带动弹簧使悬臂梁根部发生弯曲，弯曲所产生的应变与测量杆的位移成线性关系。
缺陷：位移测量范围小、精度低。
电容式位移传感器
工作方式：电容式位移传感器是以理想的平板电容为基础，两个平行极板由传感器测头和被测物体表面构成,基于运算放大器测量电路原理,当恒定频率的正弦激励电流通过传感器电容时,传感器上产生的电压幅值与电容极板间隙成比例关系。
缺陷：电容式传感器存在寄生电容和分布电容，导致位移测量范围小、精度低、存在非线性误差。
霍尔式位移传感器
工作方式：霍尔位移传感器主要由两个半环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中心的锗材料半导体霍尔片(敏感元件)装置构成。当霍尔元件通过恒定电流时,在其垂直于磁场和电流的方向上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时,输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量x。测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
缺陷：信号随温度变化、位移测量范围小。
LVDT位移传感器
工作方式：LVDT是线性可变差动变压器的缩写，属于直线位移传感器，由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成，当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0；当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。
缺陷：结构复杂、成本高、无法测量非线性位移。
以上方案在精度、可靠性、位移测量范围和测量非线性位移等方面均有不同程度的缺陷。因此，市场如今迫切需要一种新的位移传感器，来克服现在方案所存在的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种解决上述方案在传感器易损坏、信号分辨率、输出形式和安装方式等方面缺陷的位移传感器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种位移传感器，包括：固定模块，在所述固定模块上设有激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期***流电压和电流，在所述固定模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；移动模块，所述移动模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路与所述固定模块连接，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出物***移信号。
优选地，所述移动模块包括金属块、金属片或载具以及设置在所述载具上的导电件。
优选地，所述导电件为金属、同心闭合矩形金属导线、闭合螺旋形金属导线、闭合多圈金属导线或矩形导电胶。
优选地，所述移动模块的数量为一个或多个。
优选地，所述激励线圈由一匝或多匝沿所述移动模块位移路径的方向上绕制的金属导线串联构成。
优选地，所述接收线圈由一个或多个接收单元组成。
优选地，所述接收单元包括一个或多个周期的类正弦形、菱形、三角形或螺旋形图形。
优选地，所述处理电路至少包括振荡电路和信号计算电路；其中所述振荡电路配合所述激励线圈产生高频周期***流电压和电流，所述信号计算电路用于处理接收线圈的耦合信号并输出正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)提高信号精度，固定模块上的接收线圈具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点，其几何图形包括类正弦形、菱形、三角形、矩形和螺旋形。接收线圈重复周期越小，在物***移范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。
2)可靠性，固定模块和移动模块之间没有物理接触，不会产生任何摩擦，避免了物料的损耗。同时，移动模块采用机械强度高的材料(如金属)，在移动速度过快的情况下因其本身材料的坚固也不会发生变形、碎裂的情况。
3)位移测量范围，本发明所述的电磁感应式位移传感器，其位移测量范围可以从微米级扩展到10米甚至更远，远远超过其他类型位移传感器的测量范围，且其精度不受位移距离长短的影响。
4)测量非线性位移，本发明所涉及的电磁感应式位移传感器不仅可以适用于直线位移，也可以通过改变移动模块和固定模块的图形来应用于非线性位移。灵活的结构特点保证了本发明所涉及的电磁感应式位移传感器可以满足客户不同应用的需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明位移传感器使用示意图；
图2a为本发明位移传感器移动模块实例一结构示意图；
图2b为本发明位移传感器移动模块实例二结构示意图；
图2c为本发明位移传感器移动模块实例三结构示意图；
图2d为本发明位移传感器移动模块实例四结构示意图；
图2e为本发明位移传感器移动模块实例五结构示意图；
图2f为本发明位移传感器移动模块实例六结构示意图；
图2g为本发明位移传感器移动模块实例七结构示意图；
图3a为本发明位移传感器激励线圈实例一结构示意图；
图3b为本发明位移传感器激励线圈实例二结构示意图；
图3c为本发明位移传感器激励线圈实例三结构示意图；
图4a为本发明位移传感器接收线圈实例一结构示意图；
图4b为本发明位移传感器接收线圈实例二结构示意图；
图4c为本发明位移传感器接收线圈实例三结构示意图；
图4d为本发明位移传感器接收线圈实例四结构示意图；
图4e为本发明位移传感器接收线圈实例五结构示意图；
图5为接收线圈实例五使用示意图；
图6为本发明位移传感器处理电路流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。
根据图1所示，这是一个常用的直线位移传感器，移动模块1位于固定模块2上方，可以沿被检测方向(图1中为直线方向)前后移动。固定模块2上包括一匝或多匝通有高频周期***流电压的激励线圈4和N个具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点的接收线圈5。激励线圈4和接收线圈5通过通孔连接到处理电路3上。
根据图1所示，本发明所涉及的电磁感应式位移传感器为非接触式位移传感器，其固定模块和移动模块之间没有物理接触，不会产生任何摩擦，避免了物料的损耗。
本发明所涉及的电磁感应式位移传感器可以适用于直线位移，也可以通过改变移动模块和固定模块的图形来应用于非线性位移。灵活的结构特点保证了本发明所涉及的电磁感应式位移传感器可以满足客户不同应用的需求。
图2为本发明所述的移动模块实例图。
图2a-2g展示了移动模块多种实现方式及其结构特点：
图2a-2b为电磁感应材料(例如金属)制作而成的具有1个或多个周期性重复的特定图形金属片(块),其图形包括矩形、弯曲四边形或闭合螺旋形。
如图2a所示，移动模块为由金属制作而成的矩形图案片6。
如图2b所示，移动模块为由金属制作而成的弯曲四边形图案块7，该图形左右两侧平整，上下两侧向内弯曲。
图2c-2f为电磁感应材料(例如导电胶)构成的具有1个或多个周期性重复的特定几何图形覆盖于非电磁感应材料(例如绝缘材料)制作的载具上,其图形包括矩形、弯曲四边形或闭合螺旋形。
如图2c所示，移动模块将一块矩形导电胶9均匀覆盖于绝缘材料载具8的正反面上。
如图2d所示，移动模块将相距特定距离的矩形导电胶11和矩形导电胶12均匀覆盖于绝缘材料载具10上。
如图2e所示，移动模块将多圈同心闭合矩形金属导线14均匀覆盖于绝缘材料载具13上。
如图2f所示，移动模块将一条闭合金属导线16均匀覆盖于绝缘材料载具15上，该金属导线内部呈螺旋状摆放。
图2e为电磁感应材料(例如金属)制作的导线缠绕于非电磁感应材料(例如绝缘材料)制作的具有1个或多个周期性重复的特定几何图形载具上,其图形包括矩形、弯曲四边形或闭合螺旋形。
如图2g所示，移动模块将多圈金属导线18缠绕于一块绝缘材料载具17上，该绝缘材料形状根据物***移路线定制。
本发明所涉及的电磁感应式位移传感器，其移动模块的外形轮廓一般为矩形，如图2a、2c、2d、2e和2f，也可以采用如图2b的弯曲四边形图案，其均适用于直线位移传感器。如果物体运动路线非线性，则可以采用如图2f的弯曲四边形图案移动模块，其外形同物体运动路径方向相同。
本发明所涉及的组成移动模块的电磁感应材料和非电磁感应材料一般采用机械强度高的材料，因为在实际应用中，当移动模块移动过快的情况下容易造成普通材料(如印刷电路板)发生变形、碎裂等情况，造成对传感器本身的损坏。而采用机械强度高的材料(如金属)可以使移动模块在转速过快的情况下因其本身材料的坚固不会发生变形、碎裂的情况。但如果只是将印刷电路板材料换成实心金属材料，虽然能加强传感器机械强度，但是在实心金属上产生的涡流场对接收线圈的影响不均匀，会导致接感应圈上的电压信号曲线受到影响，降低输出信号的精度。所以本发明将普通材料换成机械强度高的材料(如金属)的同时，对其形状进行修改(如闭合金属导线)，使得最终成形的移动模块上的几何图形和接收线圈的几何图形相似，移动模块产生的涡流场将均匀影响接收线圈，使接收线圈上的电压信号保持稳定，提高输出信号的精度。
本发明所涉及的电磁感应式位移传感器，其移动模块受到激励线圈交变电磁场的影响而产生涡流场，从而削弱激励线圈上的电磁场。由于移动模块的特定几何形状，涡流场沿特定路线，即圆周方向改变激励电磁场。不均匀的激励电磁场将导致接收线圈中的感应电动势发生变化，且其变化根据移动模块与接收线圈的相对物理位置而不同。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其激励线圈位于固定模块上，由1匝或者多匝金属导线绕制的图案而成，图案一般为矩形、弯曲四边形，也可以根据应用改变形状。图3a为激励线圈实例一示意图。
如图3a所示，激励线圈可以放在接收线圈的外圈。激励线圈21由3匝矩形金属导线串联而成，放置在接收线圈19和接收线圈20外侧，激励线圈21通过通孔21-1和21-2连接到处理电路3上。
图3b为激励线圈实例二示意图。
如图3b所示，如果安装空间受到限制，可以将激励线圈平行放置于接收线圈底下来节省固定模块的面积。激励线圈22由3匝矩形图形金属导线绕制而成，平行放置在接收线圈19和接收线圈20底下，激励线圈22通过通孔21-1和21-2连接到处理电路3上。
图3c为激励线圈实例三示意图。
如图3c所示，如果被检测路径为非线性曲线，可以将激励线圈的形状绘制成同被检测路径图形一致。激励线圈23由2匝弯曲四边形金属导线串联而成，放置在接收线圈19和接收线圈20外侧，激励线圈23通过通孔23-1和23-2连接到处理电路3上。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其激励线圈与处理电路相连接，用于通过高频周期***流电压和电流，在固定模块区域内产生交变电磁场。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其接收线圈位于固定模块上，接收线圈包括1个或多个独立的接收线圈,接收线圈相互之间保持特定的相位差距离。每个接收线圈具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点，其几何图形包括类正弦形、菱形、三角形或螺旋形。
图4a为接收线圈实例一示意图。
如图4a所示，固定模块上包括2个接收线圈25和接收线圈26，其放置在激励线圈24内侧。2个接收线圈之间保持特定的相位差距离。每个接收线圈沿位移路径方向绕制3个菱形闭合金属导线。接收线圈25通过通孔25-1和25-2接入处理电路3，形成闭合回路。接收线圈26通过通孔26-1和26-2接入处理电路3，形成闭合回路。采用上述接收线圈可以在特定测量范围内得到2组相互之间存在特定距离相位差的接收信号。
图4b为接收线圈实例二示意图。
如图4b所示，固定模块上包括3个接收线圈27、接收线圈28和接收线圈29，其放置在激励线圈24内侧。3个接收线圈之间保持特定的相位距离差。每个接收线圈沿位移路径方向绕制2个三角形闭合金属导线。接收线圈27通过通孔27-1和27-2接入处理电路3，形成闭合回路。接收线圈28通过通孔28-1和28-2接入处理电路3，形成闭合回路。接收线圈29通过通孔29-1和29-2接入处理电路3，形成闭合回路。采用上述接收线圈可以在特定测量范围内得到3组相互之间存在特定距离相位差的接收信号。
图4c为接收线圈实例三示意图。
如图4c所示，固定模块上包括2个接收线圈30和接收线圈31，其放置在激励线圈24内侧。2个接收线圈之间保持特定的相位距离差。每个接收线圈沿位移路径方向绕制2个类正弦形闭合金属导线。接收线圈30通过通孔30-1和30-2接入处理电路3，形成闭合回路。接收线圈31通过通孔31-1和31-2接入处理电路3，形成闭合回路。采用上述接收线圈可以在特定测量范围内得到2组相互之间存在特定距离相位差的接收信号。
图4d为接收线圈实例四示意图。
如图4d所示，固定模块上包括1个接收线圈32，其放置在激励线圈24内侧。接收线圈32沿位移路径方向绕制2个矩形螺旋形闭合金属导线。接收线圈32通过通孔32-1和32-2接入处理电路3，形成闭合回路。采用上述接收线圈可以在特定周期范围内得到1组相互之间存在特定距离相位差的接收信号。
图4e为接收线圈实例五示意图。
如图4e所示，固定模块上包括两组接收线圈，实线所示接收线圈为图4a所示实例一的接收线圈25和接收线圈26，虚线所示接收线圈为接收线圈33和接收线圈34。接收线圈33和接收线圈34平行放置于接收线圈25和接收线圈26下侧。两组接收线圈均放置在激励线圈24内侧。接收线圈33和接收线圈34分别沿位移路径方向绕制2个菱形闭合金属导线。接收线圈33和接收线圈34之间保持特定的相位距离差。接收线圈33通过通孔33-1和33-2接入处理电路3，形成闭合回路。接收线圈34通过通孔34-1和34-2接入处理电路3，形成闭合回路。采用上述接收线圈可以在特定测量范围内得到4组接收信号，其中，接收线圈25和接收线圈26上的接收信号为细调接收信号；接收线圈33和接收线圈34上的接收信号为粗调接收信号。
图5为接收线圈实例五应用图。
如图5所示，移动模块1a位于固定模块2的上侧，移动模块1b位于固定模块2的下侧。固定模块2上包括2组接收线圈。实线所示接收线圈为接收线圈25和接收线圈26，虚线所示接收线圈为接收线圈33和接收线圈34。2组接收线圈均放置于激励线圈24内侧。当移动模块1a沿位移路径发生位置变化时，会在接收线圈25和接收线圈26上产生一组周期性变化的电压曲线信号，其为细调接收信号；当移动模块1b沿位移路径发生位置变化时，会在接收线圈33和接收线圈34上产生一组周期性变化的电压曲线信号，其为粗调接收信号。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其接收线圈位于激励线圈产生的交变电磁场区域内，根据法拉第电磁感应定律可知，通过闭合线圈的磁通量发生变化，会在闭合线圈上产生感应电动势。因此，接收线圈上将产生相应的感应电动势，然后输入处理电路进行计算。
为了方便信号检测和计算，固定模块上绘制的几何图形及重复周期一般与接收线圈的几何图形及重复周期保持一致，但实际应用中也可以不同。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其固定模块上的接收线圈具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点，其几何图形包括类正弦形、菱形、三角形或螺旋形。接收线圈重复周期越小，在物***移范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其固定模块上可以同时包含2组或多组不同周期、不同几何形状的接收线圈。若固定模块包含2组或多组不同周期、不同几何形状的接收线圈时，可以配合1个移动模块，也可以配合多个周期、几何形状相同或者不同的移动模块。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其位移测量范围可以从微米级扩展到10米甚至更远，远远超过其他类型位移传感器的测量范围，且其精度不受位移距离长短的影响。
本发明所述的电磁感应式位移传感器，其接收线圈和激励线圈被放置在一块非电磁感应材料板上，如印刷电路板(PCB)。
本发明所述的电磁感应式编码器，其处理电路可以放置在非电磁感应材料板上，也可以放在其他地方。处理电路可以是由分立器件构建的***电路，也可以是一颗ASIC专用处理芯片。
本发明所述的电磁感应式编码器，其内部包括一个振荡电路和信号处理电路。
本发明所述的电磁感应式编码器，其振荡电路用于产生配合激励线圈产生高频周期***流电压和电流。
如图6所示，本发明所述的电磁感应式位移传感器，其信号处理电路用于处理接收线圈上产生的电压信号，通过解调、运放和其他计算模块处理后，最终输出正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。
基于上述电磁感应式位移传感器架构，其测量物***移方式及特点如下：
1)当电源给电磁感应式位移传感器通电后，处理电路配合激励线圈产生高频周期***流电压和电流，流过激励线圈的交变电流将在固定模块区域内形成交变电磁场。
2)根据法拉第电磁感应定律可知，通过闭合线圈的磁通量发生变化，会在闭合线圈上产生感应电动势。当激励线圈上产生的交变电磁场穿过闭合接收线圈时，由于通过闭合接收线圈的磁通量发生交变，在每个接收线圈上产生频率相同的交变感应电动势。
3)移动模块用于影响激励线圈和接收线圈之间的耦合关系，当移动模块移动时，激励线圈的交变电磁场使得移动模块产生涡流场，从而削弱激励线圈的电磁场。不均匀的电磁场将导致接收线圈上的感应电动势发生变化。当移动模块与固定模块的位置发生相对变化时，在接收线圈上得到N组周期性变化的电压信号曲线，通过处理电路计算后输出正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种位移传感器，其特征在于，包括：
固定模块，在所述固定模块上设有激励线圈及接收线圈；其中
所述激励线圈用于通过高频周期***流电压和电流，在所述固定模块区域内产生交变电磁场；
所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；
移动模块，所述移动模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；
处理电路，所述处理电路与所述固定模块连接，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出物***移信号。
2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述移动模块包括金属块、金属片或载具以及设置在所述载具上的导电件。
3.根据权利要求2所述的位移传感器，其特征在于，所述导电件为金属、同心闭合矩形金属导线、闭合螺旋形金属导线、闭合多圈金属导线或矩形导电胶。
4.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述移动模块的数量为一个或多个。
5.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述激励线圈由一匝或多匝沿所述移动模块位移路径的方向上绕制的金属导线串联构成。
6.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述接收线圈由一个或多个接收单元组成。
7.根据权利要求6所述的位移传感器，其特征在于，所述接收单元包括一个或多个周期的类正弦形、菱形、三角形或螺旋形图形。
8.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述处理电路至少包括振荡电路和信号计算电路；其中
所述振荡电路配合所述激励线圈产生高频周期***流电压和电流，所述信号计算电路用于处理接收线圈的耦合信号并输出正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710131958.8A CN108571986A (zh) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | 位移传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710131958.8A CN108571986A (zh) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | 位移传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108571986A true CN108571986A (zh) | 2018-09-25 |
Family
ID=63577765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710131958.8A Pending CN108571986A (zh) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | 位移传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108571986A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109931859A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-25 | 重庆理工大学 | 具有互补耦合结构的直线位移传感器 |
| CN111637831A (zh) * | 2019-03-01 | 2020-09-08 | 瑞萨电子美国有限公司 | 用于提高使用感应式位置传感器的位置测量准确度的方法 |
| CN115307719A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-08 | 东北林业大学 | 一种柔性阿基米德螺旋线线圈的电磁式振动传感器及振动测量方法 |
| CN115435668A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-12-06 | Oppo广东移动通信有限公司 | 测量装置及电子设备 |
| WO2024055672A1 (zh) * | 2022-09-13 | 2024-03-21 | Oppo广东移动通信有限公司 | 测量装置及电子设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19941464A1 (de) * | 1999-09-01 | 2001-03-15 | Hella Kg Hueck & Co | Induktiver Positionssensor |
| CN102297654A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-28 | 重庆市阿贝科技有限公司 | 一种角位移精密测量装置 |
| CN102359753A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-02-22 | 重庆理工大学 | 一种直线位移传感器 |
| CN103644834A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-03-19 | 重庆理工大学 | 一种时栅直线位移传感器 |
| CN103684134A (zh) * | 2012-09-13 | 2014-03-26 | 上海海拉电子有限公司 | 一种用于无刷直流电机的位置传感器 |
| CN106441059A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 重庆理工大学 | 一种单列双排式时栅直线位移传感器 |
| CN206556673U (zh) * | 2017-03-07 | 2017-10-13 | 赛卓电子科技（上海）有限公司 | 位移传感器 |
-
2017
- 2017-03-07 CN CN201710131958.8A patent/CN108571986A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19941464A1 (de) * | 1999-09-01 | 2001-03-15 | Hella Kg Hueck & Co | Induktiver Positionssensor |
| CN102297654A (zh) * | 2011-07-27 | 2011-12-28 | 重庆市阿贝科技有限公司 | 一种角位移精密测量装置 |
| CN102359753A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-02-22 | 重庆理工大学 | 一种直线位移传感器 |
| CN103684134A (zh) * | 2012-09-13 | 2014-03-26 | 上海海拉电子有限公司 | 一种用于无刷直流电机的位置传感器 |
| CN103644834A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-03-19 | 重庆理工大学 | 一种时栅直线位移传感器 |
| CN106441059A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 重庆理工大学 | 一种单列双排式时栅直线位移传感器 |
| CN206556673U (zh) * | 2017-03-07 | 2017-10-13 | 赛卓电子科技（上海）有限公司 | 位移传感器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111637831A (zh) * | 2019-03-01 | 2020-09-08 | 瑞萨电子美国有限公司 | 用于提高使用感应式位置传感器的位置测量准确度的方法 |
| CN109931859A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-25 | 重庆理工大学 | 具有互补耦合结构的直线位移传感器 |
| CN115307719A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-08 | 东北林业大学 | 一种柔性阿基米德螺旋线线圈的电磁式振动传感器及振动测量方法 |
| CN115435668A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-12-06 | Oppo广东移动通信有限公司 | 测量装置及电子设备 |
| WO2024055672A1 (zh) * | 2022-09-13 | 2024-03-21 | Oppo广东移动通信有限公司 | 测量装置及电子设备 |
| WO2024055673A1 (zh) * | 2022-09-13 | 2024-03-21 | Oppo广东移动通信有限公司 | 测量装置及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108571986A (zh) | 位移传感器 | |
| CN103644834B (zh) | 一种时栅直线位移传感器 | |
| CN102288100B (zh) | 一种基于交变电场的时栅直线位移传感器 | |
| US20010020846A1 (en) | Induction-type position measuring apparatus | |
| CN107796293B (zh) | 一种电磁感应式直线位移传感器 | |
| CN105008851A (zh) | 位置检测*** | |
| CN206556673U (zh) | 位移传感器 | |
| CN106441059B (zh) | 一种单列双排式时栅直线位移传感器 | |
| CN109443606B (zh) | 一种用于智能机械手的磁致伸缩触觉传感器阵列 | |
| CN106197240A (zh) | 基于交变电场的绝对式直线时栅位移传感器 | |
| CN103140741A (zh) | 用于检测磁场的方法和设备 | |
| CN104457544A (zh) | 时栅直线位移传感器 | |
| CN102353914A (zh) | 三维脉冲磁场测量装置 | |
| CN208140019U (zh) | 基于交变电场的差极型绝对式时栅直线位移传感器 | |
| KR100919478B1 (ko) | 편심 오차를 극복하기 위한 유도 전압을 이용한 하중 측정 트랜스듀서 및 그 트랜스듀서를 이용한 하중 측정 시스템 | |
| CN106338234B (zh) | 一种双列式时栅直线位移传感器 | |
| CN1712883A (zh) | 一种铁件表面涂层测厚仪 | |
| CN104848778A (zh) | 时栅直线位移传感器 | |
| JPH0654242B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| Jagiella et al. | New magneto-inductive sensing principle and its implementation in sensors for industrial applications | |
| CN208419861U (zh) | 一种厚度检测装置 | |
| CN102288925A (zh) | 三维脉冲磁场测量方法 | |
| CN203259113U (zh) | 一种用于角度位移测量的弦线绕组传感器 | |
| CN202329529U (zh) | 一种它激式涡流位移传感器激励电路 | |
| CN112161560B (zh) | 一种基于永磁磁通测量的位移传感装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201306 Room 101, No. 9 and 10, Lane 1775, Qiushan Road, Lingang xinpian District, pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Applicant after: Saizhuo Electronic Technology (Shanghai) Co.,Ltd. Address before: Room a2109, building B, 555 Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai Applicant before: SENTRONIC TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. |