一种低死区磁致伸缩位移传感器

摘要

本发明公开了一种低死区磁致伸缩位移传感器，测量电路板前端与从电缆接头引出的电缆相连接，测量电路板后端通过基座固定在测杆前端；所述测杆上移动设置有位置磁铁；测杆内套接有金属保护套管，金属保护套管前端设置有检测线圈，末端设置有金属堵头，所述波导丝设置在金属保护套管内，贯穿检测线圈后，固定在金属堵头内，波导丝前端与测量电路板相连接；所述检测线圈与测量电路板相连接；所述金属保护套管前端通过引线与测量电路板相连接；所述金属保护套管外侧靠近检测线圈处设置有补偿磁铁。本发明提供的一种低死区磁致伸缩位移传感器，通过在靠近检测线圈处加入补偿磁铁的方式来抑制检测线圈暂态响应，降低磁致伸缩位移传感器死区，提高传感器线性度。

权利要求

1.一种低死区磁致伸缩位移传感器，包括电缆接头、测量电路板、基座、防护外壳、测杆、位置磁铁、杆帽，其特征在于：还包括波导丝、补偿磁铁、检测线圈、金属堵头、金属保护套管，所述电缆接头与防护外壳前端相连接，防护外壳后端与测杆前端相连接；所述防护外壳内设置有测量电路板，测量电路板前端与从电缆接头引出的电缆相连接，测量电路板后端通过基座固定在测杆前端；所述测杆上移动设置有位置磁铁；测杆内套接有金属保护套管，金属保护套管前端设置有检测线圈，末端设置有金属堵头，所述波导丝设置在金属保护套管内，贯穿检测线圈后，固定在金属堵头内，波导丝前端与测量电路板相连接；所述检测线圈与测量电路板相连接；所述金属保护套管前端通过引线与测量电路板相连接；所述金属保护套管外侧靠近检测线圈处设置有补偿磁铁；所述补偿磁铁轴向安装位置需要根据传感器工作信号波形进行调整，当补偿磁铁移动到某一位置时，补偿磁铁所产生的回波信号能最大幅度的抑制检测线圈的暂态响应，该位置即为补偿磁铁的安装位置；所述测杆后端套接有杆帽。

2.根据权利要求1所述的一种低死区磁致伸缩位移传感器，其特征在于：还包括橡胶吸波装置，所述橡胶吸波装置套接在波导丝末端。

3.根据权利要求1或2所述的一种低死区磁致伸缩位移传感器，其特征在于：所述补偿磁铁设置为长1.6mm、宽1.2mm、厚1mm长方体结构。

4.根据权利要求3所述的一种低死区磁致伸缩位移传感器，其特征在于：所述补偿磁铁采用铁氧体材质。

说明书

一种低死区磁致伸缩位移传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种低死区磁致伸缩位移传感器，属于仪器仪表技术领域。

背景技术

[0002] 磁致伸缩位移传感器是一种利用铁磁材料的正磁致伸缩效应以及逆磁致伸缩效应构成的位移传感器。磁致伸缩位移传感器通过将位移物理量转换成两个脉冲信号的时间间隔来建立起时间与位移之间的对应关系，具有测量精度高，测量范围大，结构简单的优点，广泛应用于液压缸运动检测、机床运动检测等领域。

[0003] 目前，磁致伸缩位移传感器具有可沿传感器长度方向自由滑动的位置磁铁，在测量过程中首先在波导丝上加载大电流问询脉冲，问询脉冲产生环形磁场沿波导丝传播，在位置磁铁处环形磁场与位置磁铁磁场产生相互作用，在波导丝中产生回波沿波导丝往回传播被检测装置接收。通过测量发送问询脉冲到接收回波信号之间的时间间隔来建立时间与位移之间的对应关系。由于磁致伸缩位移传感器通常使用线圈作为回波检测装置，在大电流问询脉冲加载时，检测线圈会产生暂态响应，线圈的暂态响应即会导致磁致伸缩位移传感器的死区。

[0004] 暂态响应是检测线圈的固有特性，调节测量电路RC参数虽可以减小暂态响应，但也会同时影响回波信号的获取。因此现有的磁致伸缩位移传感器通常在结构设计上规避这一死区。

发明内容

[0005] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种低死区磁致伸缩位移传感器。

[0006] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

[0007] 一种低死区磁致伸缩位移传感器，包括电缆接头、测量电路板、基座、防护外壳、测杆、位置磁铁、杆帽、波导丝、补偿磁铁、检测线圈、金属堵头、金属保护套管，所述电缆接头与防护外壳前端相连接，防护外壳后端与测杆前端相连接；所述防护外壳内设置有测量电路板，测量电路板前端与从电缆接头引出的电缆相连接，测量电路板后端通过基座固定在测杆前端；所述测杆上移动设置有位置磁铁；测杆内套接有金属保护套管，金属保护套管前端设置有检测线圈，末端设置有金属堵头，所述波导丝设置在金属保护套管内，贯穿检测线圈后，固定在金属堵头内，波导丝前端与测量电路板相连接；所述检测线圈与测量电路板相连接；所述金属保护套管前端通过引线与测量电路板相连接；所述金属保护套管外侧靠近检测线圈处设置有补偿磁铁；所述测杆后端套接有杆帽。

[0008] 作为优选方案，还包括橡胶吸波装置，所述橡胶吸波装置套接在波导丝末端。

[0009] 作为优选方案，所述补偿磁铁设置为长1.6mm、宽1.2mm、厚1mm长方体结构。

[0010] 作为优选方案，所述补偿磁铁采用铁氧体材质。

[0011] 有益效果：本发明提供的一种低死区磁致伸缩位移传感器，通过在靠近检测线圈处加入补偿磁铁的方式来抑制检测线圈暂态响应，降低磁致伸缩位移传感器死区，提高传感器线性度。

附图说明

[0012] 图1为本发明的结构示意图；

[0013] 图2为测杆局部剖视图；

[0014] 图3为现有磁致伸缩位移传感器工作信号波形示意图；

[0015] 图4为本发明工作信号波形示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0017] 如图1、图2所示，一种低死区磁致伸缩位移传感器，包括电缆接头1、测量电路板2、基座3、防护外壳4、测杆5、位置磁铁6、杆帽7、波导丝8、补偿磁铁9、检测线圈10、金属堵头11、金属保护套管12，所述电缆接头1与防护外壳4前端相连接，防护外壳4后端与测杆5前端相连接；所述防护外壳4内设置有测量电路板2，测量电路板2前端与从电缆接头1引出的电缆相连接，测量电路板2后端通过基座3固定在测杆5前端；所述测杆5上移动设置有位置磁铁6；测杆5内套接有金属保护套管12，金属保护套管12前端设置有检测线圈10，末端设置有金属堵头11，所述波导丝8设置在金属保护套管12内，贯穿检测线圈10后，固定在金属堵头内11，波导丝5前端与测量电路板2相连接；所述检测线圈10与测量电路板2相连接；所述金属保护套管12前端通过引线与测量电路板2相连接；所述金属保护套管12外侧靠近检测线圈10处设置有补偿磁铁9；所述测杆5后端套接有杆帽7。还包括橡胶吸波装置13，所述橡胶吸波装置13套接在波导丝8末端，用以吸收传递至此处的振动波。

[0018] 具体工作方式如下：金属保护套管末端通过金属堵头波导丝相连，首端通过引线与测量电路板相连。测量电路板发出问询脉冲时，脉冲电流沿波导丝与金属保护套管构成的电路回路流动。电缆接头、防护外壳、金属堵头、杆帽相互配合实现位移传感器整体的防护等级。

[0019] 补偿磁铁固定于金属保护套管外部靠近检测线圈处，其轴向安装位置需要根据传感器工作信号波形进行调整。为了对补偿磁铁的安装位置进行调整，首先需要调节线圈的RC参数，使得位置磁铁产生的回波信号能够被检测电路捕获，然后观察示波器中线圈暂态响应的区域，用镊子夹持补偿磁铁沿金属保护套管回移动，当补偿磁铁移动到某一位置时，补偿磁铁所产生的回波信号能最大幅度的抑制检测线圈的暂态响应，该位置即为补偿磁铁的安装位置，确定安装位置后，将补偿磁铁用胶水固定于该安装位置处。

[0020] 如图3所示，vs为问询脉冲信号，vo为检测线圈检测信号。在每一次测量流程中测量电路在波导丝上加载大电流问询脉冲，问询脉冲产生的环形磁场与位置磁铁处的永磁场相互作用产生回波脉冲，回波脉冲被检测线圈检测到。通过测量发送问询脉冲与接收回波脉冲的时间间隔tm即可获得对应的位移信息。问询脉冲为脉宽为微秒量级的大电流脉冲，会在检测线圈上产生暂态响应，线圈暂态响应会干扰回波信号，因此磁致伸缩位移传感器首部存在固有死区。线圈的暂态响应会维持t0时间，通常为30至35微秒左右。因此这段时间所对应的波导丝长度即是传感器死区x0。

[0021] 如图4所示，为了减小磁致伸缩位移传感器的死区，本发明提出在靠近检测线圈的位置加入补偿磁铁。补偿磁铁的安装位置根据线圈暂态响应区域确定。补偿磁铁产生的回波脉冲会与检测线圈暂态响应的波形相互叠加，从而有效地抑制检测线圈暂态响应，降低传感器死区。虚线波形分别为检测线圈暂态响应波形与补偿磁铁回波波形，叠加后的波形如实线所示。对比图3可以发现补偿磁铁显著抑制了检测线圈暂态响应，降低了传感器的死区。更进一步的，在未加入补偿磁铁时，检测线圈的暂态响应必须通过RC电路进行释放，在t0时间后，线圈暂态响应还会存在一缓变的指数下降分量，尽管此时传感器测量电路可以够捕获位置磁铁的回波信号，但是其全量程线性特性会受到检测线圈残留暂态响应的影响。在加入补偿磁铁后，检测线圈的暂态响应得到了快速有效地抑制，可以消除检测线圈残留暂态响应对测量的影响，因此补偿磁铁还能提高传感器的整体线性度。

[0022] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。