【摘要】：為了滿足伺服系統(tǒng)反饋測量元件安裝空間受限但測量范圍大的需求,專門設(shè)計(jì)了一種大量程比的高精度差動(dòng)變壓器式位移傳感器。闡述了位移傳感器的原理和結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的分析了現(xiàn)有差動(dòng)變壓器式位移傳感器線圈繞制方法,并提出了一種新型的線圈繞制方案。與傳統(tǒng)差動(dòng)變壓器式位移傳感器相比,具有更大的測量范圍,但外形尺寸并未相應(yīng)增加,有效測量長度達(dá)測桿的70%。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,該產(chǎn)品在滿足大量程比測量的基礎(chǔ)上,線性度達(dá)到0.6%。
【圖文】：

級(jí)線圈提供一個(gè)交流信號(hào)E1時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生交變磁場，此交變磁場勢(shì)必引起相鄰兩次級(jí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E21、E22。當(dāng)鐵芯(鐵芯具有增強(qiáng)磁場作用)處于兩次級(jí)線圈中間位置時(shí)，兩次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)大小相等，方向相反，輸出電壓E2為零;當(dāng)鐵芯偏離中間位置時(shí)，兩次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化，兩者的感應(yīng)電勢(shì)一增一減，不再相等，有電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)變換器變換成與鐵芯移動(dòng)量的大小和方向一致的直流電壓，且在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系［3］，即達(dá)到鐵芯的位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出之目的，原理圖如圖1所示。圖1差動(dòng)變壓器原理圖3傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文研制的位移傳感器由后端蓋、橡膠墊、短路環(huán)Ⅰ、線圈繞組、鐵芯、導(dǎo)磁套、短路環(huán)Ⅱ、殼體以及拉桿組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中線圈繞組由漆包線繞制在線圈骨架上，形成初級(jí)線圈和次級(jí)線圈(產(chǎn)生交變磁場和感應(yīng)磁場)。鐵芯起到強(qiáng)化磁場的作用，，置于線圈繞組內(nèi)，拉桿與其連接帶動(dòng)其移動(dòng)，達(dá)到位移測量的目的。短路環(huán)Ⅰ、導(dǎo)磁套、短路環(huán)Ⅱ形成磁場回路，保證交變磁場磁力線和感應(yīng)磁力線盡量不泄露，形成良好的電磁屏蔽體。殼體采用400系列不銹鋼，除具備高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，還具有電磁屏蔽作用，與內(nèi)屏蔽體形成雙屏蔽。橡膠墊和后端蓋用于固定殼體內(nèi)的線圈組件、短路環(huán)Ⅰ、短路環(huán)Ⅱ。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單緊湊，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，且具有良好的電磁屏蔽功能。1－后端蓋;2－橡膠墊;3－短路環(huán)Ⅰ;4－線圈繞組;5－鐵芯;6－導(dǎo)磁套;7－短路環(huán)Ⅱ;8－殼體;9－拉桿圖2傳感器結(jié)構(gòu)4線圈繞制方案設(shè)計(jì)對(duì)于LVDT傳感器來說，結(jié)構(gòu)尺寸、線性測量范圍是選型的關(guān)鍵因素。因小型化的需求，結(jié)構(gòu)緊湊且行程大的位移傳感器越來越受青睞。在一定的結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)若想獲得較大的線性測量范圍，關(guān)鍵在于線圈的

呷χ屑湮恢檬保嘬醬渭斷?圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)大小相等，方向相反，輸出電壓E2為零;當(dāng)鐵芯偏離中間位置時(shí)，兩次級(jí)線圈之間的互感發(fā)生變化，兩者的感應(yīng)電勢(shì)一增一減，不再相等，有電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)變換器變換成與鐵芯移動(dòng)量的大小和方向一致的直流電壓，且在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系［3］，即達(dá)到鐵芯的位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出之目的，原理圖如圖1所示。圖1差動(dòng)變壓器原理圖3傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文研制的位移傳感器由后端蓋、橡膠墊、短路環(huán)Ⅰ、線圈繞組、鐵芯、導(dǎo)磁套、短路環(huán)Ⅱ、殼體以及拉桿組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中線圈繞組由漆包線繞制在線圈骨架上，形成初級(jí)線圈和次級(jí)線圈(產(chǎn)生交變磁場和感應(yīng)磁場)。鐵芯起到強(qiáng)化磁場的作用，置于線圈繞組內(nèi)，拉桿與其連接帶動(dòng)其移動(dòng)，達(dá)到位移測量的目的。短路環(huán)Ⅰ、導(dǎo)磁套、短路環(huán)Ⅱ形成磁場回路，保證交變磁場磁力線和感應(yīng)磁力線盡量不泄露，形成良好的電磁屏蔽體。殼體采用400系列不銹鋼，除具備高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，還具有電磁屏蔽作用，與內(nèi)屏蔽體形成雙屏蔽。橡膠墊和后端蓋用于固定殼體內(nèi)的線圈組件、短路環(huán)Ⅰ、短路環(huán)Ⅱ。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單緊湊，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，且具有良好的電磁屏蔽功能。1－后端蓋;2－橡膠墊;3－短路環(huán)Ⅰ;4－線圈繞組;5－鐵芯;6－導(dǎo)磁套;7－短路環(huán)Ⅱ;8－殼體;9－拉桿圖2傳感器結(jié)構(gòu)4線圈繞制方案設(shè)計(jì)對(duì)于LVDT傳感器來說，結(jié)構(gòu)尺寸、線性測量范圍是選型的關(guān)鍵因素。因小型化的需求，結(jié)構(gòu)緊湊且行程大的位移傳感器越來越受青睞。在一定的結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)若想獲得較大的線性測量范圍，關(guān)鍵在于線圈的繞制方法。根據(jù)LVDT傳感器漆包線線圈繞制方法的不同，位移傳感器可分為兩段式、三段式和多段式三種結(jié)構(gòu)。本文主要分析兩段式和三段式繞法對(duì)傳感器線性測量范圍的影?
【作者單位】： 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所;
【分類號(hào)】：TP212

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3 黃偉;SiGe HBT RF功率放大器器件級(jí)線性度研究[D];清華大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2524483