CN2083740U - 磁效应位移传感器 - Google Patents

Abstract

磁效应位移测量传感器，是利用电流脉冲在波导 管内形成周向脉冲磁场与可移动的轴向永久磁场作 用激发波导管扭转振荡，振荡回波用磁电敏感器接 收，测定发射电流脉冲与回波之周期，即能测定带动 永久磁铁运动的被测物的位移量。传感器结构紧凑、 安装方便。由模拟和数字指示。特点是可测位移量 程大，从亚毫米至几千毫米；有无限的分辨率；线性度 和重复性好；精度高；抗油污；耐振。在液压油缸活塞 运动位移等的测量方面有实用价值。

Description

本实用新型属于对机械位移进行电测的传感器。

利用磁效应原理进行位移测量的仪器，已有磁电近距计，主要用于量程为亚毫米级的位移测量；磁栅式位移测量仪，是用于大位移测量的。它由磁尺和磁头组成，其分辨率受磁栅节距和磁头结构所限制。体积大，安装要求高。限于在敞开环境中使用。但在一些科研和工程领域，经常需要在封闭机体中测量机械位移，例如液压油缸中活塞行程的测量，磁栅式位移仪是无能为力的，而此类测量将日益需要。

本实用新型要解决的问题是提供一种磁效应位移测量仪的传感器，它可以对封闭机体中的位移，特别是大位移输送信号以实现测量。传感器结构紧凑、安装方便，分辨率无限，测量精度高。

本实用新型的结构方案：

一条波导管固定在前后端安装座中，在管内穿入一条导线，在管外设置一个可轴向移动的并产生轴向永久磁场的永久磁铁，波导管与后端安装座中的磁电感应接收器耦合，导线与印刷电路板上的脉冲发生器电路连接，磁电感应接收器产生的接收信号经插座输至显示装置。

在几十毫米、几千毫米以上大位移测量应用中，为使波导管不受污染和机械损伤，在波导管和永久磁铁之间有一保护管，保护管后端固定在波导管的后端安装座中，其前端与波导管前端安装座相配。

产生轴向永久磁场的磁铁，在结构上可采用环形或非环形永久磁铁，也可采用在环形或非环形的零件上装有永久磁铁的部件。该永久磁铁在波导管外，或在波导管的保护管外与被测物体连接固定，它就随被测物体的轴向位移而移动。

附图说明：

图1：本实用新型磁效应位移传感器总体结构方案示意图；

图2：图1中Ⅰ部分的剖视放大示意图；

图3：图1中Ⅱ部分的放大图，为波导管及其内部导线的放大示意图；

图4：图1中卸下波导管的后端安装座的圆筒外壳后显示的内部结构示意图；

图5：图4A－A向剖视图；

图6：永久磁铁，是在环形零件上装有四个圆柱状永久磁铁的永久磁铁部件示意图；

图7：永久磁铁，是在开有缺口的环形零件上装有三个圆柱状永久磁铁的永久磁铁部件示意图；

图8：永久磁铁，是在非环形零件上装有一个长方体形永久磁铁的永久磁铁部件。

参照附图进一步说明技术方案的实施例。

如图1所示，在保护管5内有波导管16，波导管中穿入导线15，波导管安装固定在前、后端安装座中。通过图1的夹持件2、弹簧1以及图2所示的前端安装座中的螺盖10、螺钉11、导轨筒12、定位销13和拉持件14组成的调节机构的作用，使波导管呈紧张状态。螺钉11由于受到螺盖10与导轨筒12的轴向制约，仅能旋转而不能轴向移动。在拉持件14上有一条轴向的槽，定位销13的一端恰好插在此槽内，限制拉持件14转动，只允许随螺钉11的转动而发生轴向移动。导轨筒12后端压配在保护管5内。这样，只要转动螺钉11即可带动拉持件14轴向前后移动，便能调节波导管16的张紧程度。后端安装座如图1、图4、图5所示，由支座7、圆筒外壳8及固定在支座7上的夹持板17，橡胶板18，螺钉19，印刷电路板20，绝缘膜21，夹板22，印刷焊板23和24，印刷电路板25，绝缘膜26，支架板27，橡胶板28所组成。

在保护管5的外面装有可轴向运动的永久磁铁6，此永久磁铁与被测物体相连结，并随被测物体运动而运动。要求永久磁铁产生轴向恒定磁场，它在结构上可以是环形永久磁铁如图1中的零件6所示；也可以是在环形非磁体上装上若干个永久磁铁，如图6所示；图7所示为在非磁环形体上开有缺口的，它便于装拆；也可以用非磁材料做的非环形体为支架，在其上装有永久磁铁来产生轴向永久磁场，如图8所示。

保护管后端固定连结在支座7上。波导管16从保护管5内穿出经支座7并与安装在支座7上的磁电感应接收器相耦合，然后再由夹板22和橡胶板28将其压紧固定。磁电感应接收器如图5所示，由与波导管16焊接或胶接固定的波导带32，骨架29，永久磁铁30，线圈31及夹板17和橡胶板18所组成。夹板17和橡胶板18是用来固定压紧波导带32两侧的尾部的。在波导管前端也被橡胶片3固定压紧。

印刷电路  板20和25上的脉冲发生器发射电流脉冲，经导线15，产生分布在波导管中的周向脉冲磁场与前述永久磁铁6产生的轴向永久磁场相互作用，其结果是波导管受到脉冲扭转力。波导管的扭转机械波自扭转激发处（环形永久磁铁所在位置）以近似声速的速度向前后方向传播。向后反回的波（回波）传至后端安装座中的磁电感应接收器。由于波导管的扭转机械波传至波导带，转化为波导带的往复伸缩应力，继而转化为波导带导磁率的变化，由此，在接收器线圈30中感应产生频率、幅度与扭转机械波相对应的感应电势，经插座9将信号输至显示记录装置。

由于接收信号（回波信号）与发射电流脉冲之周期td    的长短与永久磁铁6在波导管上的轴向位置有关，就可通过测定周期td的长短，而准确测定该磁铁所在位置。因永久磁铁6与待测运动体是固定相连的，由此便可实现位移测量。

本实用新型的磁效应位移传感器的优点：

可精确稳定地传递从亚毫米级至几千毫米的位移信号，线性度、重复性好，稳定性高，分辨率在理论上是无限的。结构紧凑、安装方便。适用性广，尤适用于封闭机体中进行大位移测量，例如应用于液压油缸活塞位移的测量、效果良好，具有广阔的应用前景。

Claims (8)

1、一种磁效应位移传感器，其特征是一条两端固定的波导管[16]，在管外有一个与被测物固定而一起运动的永久磁铁[6]，在管内有一条导线[15]，波导管与后端安装座中的磁电感应接收器耦合，导线[15]与印刷电路板[20]、[25]上的脉冲发生器电路连接，磁电感应接收器产生的接收信号经插座[9]输出。

2、根据权利要求1所述的磁效应位移传感器，其特征是磁电感应接收器是由与波导管〔16〕连接的波导带〔32〕、骨架〔29〕、永久磁铁〔30〕、线圈〔31〕及夹板〔17〕和橡胶板〔18〕所组成。

3、根据权利要求1所述的磁效应位移传感器，其特征是波导管〔16〕前端被橡胶片〔3〕压紧固定，后端被夹板〔22〕和橡胶板〔28〕压紧固定，波导带〔32〕两侧尾部被夹板〔17〕和橡胶板〔18〕所夹紧固定。

4、根据权利要求1所述的磁效应位移传感器，其特征是波导管前端安装座〔Ⅰ〕中有螺钉〔11〕，被螺盖〔10〕、导轨筒〔12〕轴向定位，螺钉〔11〕只能相对拉持件〔14〕旋转，拉持件上有一条轴向槽，定位销〔13〕的一端插在此槽内限制拉持件旋转，只能随螺钉旋转而轴向前后位移，通过弹簧〔1〕、夹持件〔2〕调节波导管〔16〕的松紧程度。

5、根据权利要求1所述的磁效应位移传感器，其特征是波导管〔16〕和永久磁铁〔6〕之间有保护管〔5〕，保护管后端与支座〔7〕固定连接，保护管前端与波导管前端安装座〔Ⅰ〕连接。

6、根据权利要求4或5所述的磁效应位移传感器，其特征是保护管〔5〕前端内孔与前端安装座〔I〕中导轨筒〔12〕的后端外圆压配。

7、根据权利要求1或5所述的磁效应位移传感器，其特征是保护管外的永久磁铁〔6〕为一环形或非环形磁铁，或是在环形或非环形零件上装有永久磁铁的部件。

8、根据权利要求1或5所述的磁效应位移传感器，其特征是所述永久磁铁装在非磁材料做的非环形体的支架上。

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