專利名稱：波導(dǎo)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置傳感器，特別涉及位置傳感器的檢測器組件。該檢測器基于波導(dǎo)中的機(jī)械彈性脈沖的傳播時(shí)間測量的原理，除波導(dǎo)管外，本發(fā)明還包含產(chǎn)生或檢測機(jī)械彈性波的相對可移動的位置元件。
背景技術(shù)：
波導(dǎo)管通常由電子管、金屬絲或帶狀物組成，還可以用作電導(dǎo)體?？蓪⒉▽?dǎo)管設(shè)置在給定的形式，線性的或環(huán)形的如塑料或金屬體中，用于密封和懸浮波導(dǎo)管。
根據(jù)威德曼(Wiedemann)效應(yīng)，流入波導(dǎo)管的電流與外部磁場疊置，外部磁場側(cè)面面向磁致伸縮的波導(dǎo)管。電流發(fā)源于一定位元件，特別是一定位磁鐵，產(chǎn)生機(jī)械彈性波的扭轉(zhuǎn)，該扭轉(zhuǎn)以2,500m/s-6,000m/s的速度由起源位置或定位元件的位置傳播，如沒波導(dǎo)管兩端方向傳播。
在一個(gè)位置，通常在波導(dǎo)管的一端，利用傳感器組件檢測機(jī)械彈性波的扭轉(zhuǎn)，傳感器組件主要固定在波導(dǎo)管相關(guān)的位置上。利用傳感器裝置測量定位元件由定位磁鐵或線圈或電磁鐵的移動距離，因而可得出釋放激勵(lì)電流和接收機(jī)械脈沖之間的時(shí)間長度。
典型的這種傳感器描述在美國專利896714中。
該發(fā)明的主要焦點(diǎn)在于檢測裝置。該檢測裝置包括一檢測線圈，其即可以設(shè)置于波導(dǎo)管的周圍，也可以設(shè)置于威勒瑞(Villary)頻帶周圍而作為所謂的威勒瑞(Villary)檢測器。該檢測裝置由波導(dǎo)管以90°的角度呈對角線伸出并具體以機(jī)械固定的形式如焊接的方式與波導(dǎo)管連接。扭轉(zhuǎn)脈沖沿波導(dǎo)管運(yùn)行被轉(zhuǎn)換成在威勒瑞(Villary)頻帶上的縱向波，這種縱向波彈性壓縮或延長在晶格波譜的威勒瑞(Villary)頻帶，因此改變其導(dǎo)磁率μ。為此目的，威勒瑞(Villary)頻帶由具有盡可能高的導(dǎo)磁率Δμ的材料，如鎳或鎳合金組成。
一種磁致彈性部件，如密度波通過威勒瑞(Villary)頻帶而顯示其自身處于電壓浮動ΔU中，其可以被輕敲作為在檢測線圈的信息信號。
顯然，信息信號ΔU越大，得到的導(dǎo)磁率的變化Δμ也越大。
此外，曲線Δμ(H)的這種范圍作為操作點(diǎn)或操作范圍或標(biāo)示的導(dǎo)磁率超過磁場強(qiáng)度是理想的，其中，導(dǎo)磁率Δμ相對于目標(biāo)是盡可能地呈線性，但變化盡可能地呈強(qiáng)烈，也就是函數(shù)Δμ(H)應(yīng)該被發(fā)展成在前緣盡可能地呈陡峭，以及為什么操作范圍應(yīng)該建立在接近線性的范圍。
現(xiàn)有技術(shù)的說明中，所謂的偏磁是以永久磁鐵的形式設(shè)置在接近檢測線圈的空間內(nèi)，用于操作點(diǎn)的調(diào)整，如與威勒瑞(Villary)頻帶平行。
磁致彈性檢測裝置的操作點(diǎn)主要取決于其相對于偏磁的磁參數(shù)附近的檢側(cè)線圈的位置。
在許多方面，這是有害的，例如，在設(shè)置傳感器的場合，會受到機(jī)械的特別是動力學(xué)機(jī)械應(yīng)力和磨損或甚至加速熱撞擊，其改變偏磁的磁參數(shù)，特別是它的老化過程，結(jié)果同樣也會有磁參數(shù)的變化。
此外，與目標(biāo)形式的所有偏離源于以相同的方式制備偏磁，即，在制造偏磁的過程中，對于磁參數(shù)的生產(chǎn)要求的變化都適用相同的應(yīng)用。
另一個(gè)缺點(diǎn)是，如果定位磁鐵接近檢測線圈太近，操作點(diǎn)呈負(fù)值變化。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對檢測操作的說明，因此，為了減少電磁干擾至可控制的程度，波導(dǎo)管必須延長至足以超過測量范圍。然而，因此形成的定位傳感器的總長顯然大于它的測量范圍。
已有技術(shù)的設(shè)計(jì)主要分散在由波導(dǎo)管呈對角線伸出的威勒瑞(Villary)頻帶，其被檢測線圈所封裝，以高振幅為基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)其作用。該技術(shù)具有制造過程復(fù)雜的缺點(diǎn)。
利用波導(dǎo)管自身具有固體橫截面而可作為導(dǎo)體或具有中空橫截面而作為導(dǎo)管在過去已是普通的方法。還可以使用波導(dǎo)管作為一種導(dǎo)電體。前述形式是有益的，因?yàn)樵诠苁綄?dǎo)電體的內(nèi)部，缺少由電流產(chǎn)生的磁場。
發(fā)明內(nèi)空a)技術(shù)任務(wù)本發(fā)明的作用是簡化該構(gòu)造原理的位置傳感器，并使其在明顯降低生產(chǎn)成本時(shí)，保證完全精確的作用。
a)任務(wù)的解決本發(fā)明任務(wù)的解決是通過權(quán)利要求1和8的特征，有利的實(shí)施例結(jié)果來自附屬權(quán)利要求。
不管預(yù)料如何，已確定，當(dāng)使用導(dǎo)電的波導(dǎo)管時(shí)，它同時(shí)作為導(dǎo)電體，具有直接在導(dǎo)電體上的檢測線圈的同軸構(gòu)造和檢測線圈周圍的相應(yīng)屏蔽的構(gòu)造。特別是，以流量導(dǎo)向部件的形式，特別是當(dāng)屏蔽盡可能緊地環(huán)繞檢測線圈時(shí)，信息信號完全區(qū)分于現(xiàn)存的干擾信號。
這種情況下，檢測線圈的電流饋電不能被免除，但寧愿這種可能具有負(fù)面的影響，在傳感器被激勵(lì)后，可以省卻檢測器陣列間的溫度變化的補(bǔ)償。
因此，檢測器線圈被軸向設(shè)置于絲狀的波導(dǎo)管的端部范圍，前或后，提供屏蔽，特別是利用同樣的圓柱形流量導(dǎo)向裝置。檢測線圈被附加到檢測電路后-合適地懸浮波導(dǎo)管后，可操作傳感器。
選擇流量導(dǎo)向裝置相對檢測線圈的設(shè)置及形式，以使由流量導(dǎo)向裝置啟動的流量通路特別在至少一層，特別在至少一軸向?qū)?，環(huán)繞整個(gè)檢測線圈的線圈繞組。最好是，檢測線圈封裝沒有干擾的流量通路。
為達(dá)該效果，流量導(dǎo)體部件的形式可以在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行變化。
在一簡單的實(shí)施例中，軸向重疊在檢測線圈的C-形流量導(dǎo)體部件應(yīng)用在波導(dǎo)管中，以便C部分以較小的距離直接接近波導(dǎo)管的自由端和線圈的兩端。因而，來自C-形流量導(dǎo)向部件的所有磁路和波導(dǎo)的相應(yīng)部分通過波導(dǎo)管和流量導(dǎo)向部件之間的小氣隙，該氣隙表示磁流通路，由流量導(dǎo)向部件啟動。
雖然，大部分的檢測線圈位于這種磁路的外部，但由檢測線圈輸送的電信號的信號質(zhì)量已得到強(qiáng)力地增加。
本發(fā)明改善的附加效果是利用磁流通路，使纏繞的檢測線圈位于總能提高測量效果。如通過設(shè)置對立的兩個(gè)C-形流量導(dǎo)向部件或更多的C-形流量導(dǎo)向部件沿長度方向分布在波導(dǎo)管上。
理想的狀況是，對應(yīng)形成的流量導(dǎo)向體封裝檢測線圈-除了需要的進(jìn)口及出口外，盡可能地完全封裝。因而，流量導(dǎo)向體通常由兩個(gè)互補(bǔ)的鑄型組成。
雖然如此，對前述說明的測量可以進(jìn)行取代或補(bǔ)充，如果定位傳感器必要的電回路設(shè)置在檢測線圈的周圍，至少在檢測線圈的區(qū)域，特別在管式的，最好在任何情況下的廣泛范圍的封閉，也可以實(shí)現(xiàn)相對干擾信號的信息信號的改進(jìn)。
當(dāng)回路使用不僅是導(dǎo)電的，而且還是磁屏蔽的材料時(shí)，會使本發(fā)明的效果更特別，其導(dǎo)磁率為μ＞1。
c)具體實(shí)施方式
結(jié)合下面給出的例子詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的示意2表示通過波導(dǎo)管3的橫截面圖3-6表示流量導(dǎo)向裝置的附加設(shè)計(jì)圖1表示整個(gè)位置傳感器，該傳感器包括在測量方向的波導(dǎo)管3，和其上的檢測裝置105及其與檢測裝置105連接的檢測電路50。
檢測電路50可以局部設(shè)置于與波導(dǎo)裝置分離，并通過兩個(gè)導(dǎo)電體必須與檢測線圈5單獨(dú)連接。
不用進(jìn)行接觸，位置傳感器可測量定位磁鐵28在沿波導(dǎo)裝置的測量方向10上相對于波導(dǎo)管3的傳感器頭，或直至檢測線圈5的移動的位置。
如圖2所示，至少在部分區(qū)域，波導(dǎo)管3顯示的固體橫截面外部輪廓最好呈環(huán)形，特別是超過其總長。
例如，在它的行進(jìn)中，波導(dǎo)管3被容納在支撐管4中，支撐管4具有明顯大的內(nèi)部直徑作為波導(dǎo)管3的外部直徑，通過一軟管的設(shè)置形成隔板2，隔板由非導(dǎo)電的和非導(dǎo)磁的材料，特別更好的是塑料組成，被軸向設(shè)置在帶有支撐管4的波導(dǎo)管3的周圍。
波導(dǎo)管3的自由端遠(yuǎn)離面對的檢測頭，因而，檢測線圈5被容納在一專用的潤濕裝置中。
檢測線圈5軸向設(shè)置于波導(dǎo)管3，但不與其接觸，以使間隔套位于之間的非導(dǎo)電材料的外面。
在檢測線圈5，可以將線圈呈層狀對角線設(shè)置于縱向10，或還可以構(gòu)造檢測線圈5為環(huán)形-沿縱向10呈層狀。
波導(dǎo)3僅可以由前部的檢測線圈5排出，如圖1a所示，或完全穿透縱向上的檢測線圈，如圖1b所示。
流量導(dǎo)向裝置30作為獨(dú)立的機(jī)構(gòu)僅顯示一或兩個(gè)對立的前部開口5a，5a′，用于波導(dǎo)的入口，如果需要，作為波導(dǎo)的出口。有可能它的絕緣套涉及檢測線圈5。此外，至少一開口5b用于通過檢測線圈5至評價(jià)電路50的電連接。
在這種情況下，流量導(dǎo)向裝置30，如圖1a所示，可包含兩個(gè)半殼，連接與縱向方向10平行的平面或者與前覆蓋板形成杯形殼體，如圖1b所示。
即使是兩個(gè)殼狀的開口面彼此相對的流量導(dǎo)向裝置30c的設(shè)計(jì)也可能在兩個(gè)殼形部分的接觸平面30c，如圖6中的縱向剖面圖和正面圖所示，其中波導(dǎo)穿過殼形部分30c穿過中心波導(dǎo)開口5a或5a′進(jìn)入殼形部分的封閉底部，線圈5的電氣連接使得流量導(dǎo)向裝置的內(nèi)部通過至少一個(gè)這里不能看到的開口。
與前面所述的變化相反，該變體中流量導(dǎo)向裝置30，除了電氣連接的穿過開口外，盡量地完全包圍感應(yīng)線圈5和波導(dǎo)3，圖3-5中圖示了側(cè)面和正面的解決方案，其中流量導(dǎo)向裝置包括一個(gè)或者多個(gè)C形流導(dǎo)元件30a或20b，所以，它不完全包圍感應(yīng)線圈5。
根據(jù)圖3的最簡單解決方法中，C形流導(dǎo)元件30a使用連接縱向桿在縱向方向10或平行于波導(dǎo)3的方向安裝，這樣C形部分30a的兩個(gè)自由端方向朝著感應(yīng)線圈5的前端的兩側(cè)，靠著波導(dǎo)3和流導(dǎo)元件30a。
根據(jù)圖4，兩個(gè)這樣的C形部分30a相應(yīng)地設(shè)置在波導(dǎo)3的側(cè)面，彼此正對放置，這樣全部感應(yīng)線圈5處于流量導(dǎo)向裝置30內(nèi)，但不是由它完全地緊緊包圍。
通過增加這種沿長度分布的C形部分30a的數(shù)量，如圖5所示的三個(gè)C形部分30a，或者更多數(shù)量的C形部分，流導(dǎo)元件沒有覆蓋的感應(yīng)線圈5的覆蓋范圍變得更小，因此由感應(yīng)線圈傳遞的信號質(zhì)量大大增強(qiáng)。
圖4所示為修改的兩個(gè)C形流導(dǎo)元件30b，這種情況下它們不是設(shè)置在波導(dǎo)兩個(gè)側(cè)面的殼體中，而是通過位于C形部分30b的連接桿的波導(dǎo)開口 5a連線到波導(dǎo)3，流量導(dǎo)向元件的自由端桿彼此相對，且需要彼此接觸。
根據(jù)圖4d所示的側(cè)視圖，在側(cè)視圖或橫截面圖中可以看到，感應(yīng)線圈5可彎曲在H形線圈底盤1，線圈底盤不是空著的，在其他附圖中表示自支持感應(yīng)線圈5。
在兩個(gè)相對的透視圖中，圖4c所示為沒有被流量導(dǎo)向體覆蓋的感應(yīng)線圈5的側(cè)面，感應(yīng)線圈5的相應(yīng)地連接可從流量導(dǎo)向體覆蓋中引出。
此外，圖1c圖示了一種解決方案，其中設(shè)置在波導(dǎo)3上的同軸感應(yīng)線圈5沒有被流量導(dǎo)向裝置包圍，但被繞感應(yīng)線圈5設(shè)置的同軸、管狀的、電氣回路包圍。這種作用尤其出現(xiàn)在材料不僅為導(dǎo)電的，而且具有磁性屏蔽性質(zhì)時(shí)，因此磁導(dǎo)系數(shù)μ＞1。
此外，從外部沖擊感應(yīng)線圈5的磁場通過這種手段被屏蔽在外面。
也可組合兩種可能，或者說具有所述特性的流量導(dǎo)向裝置加同軸回路6。
裝置組件列表1 底盤2 支撐軟管3 波導(dǎo)管4 支撐管5 檢測線圈5a，5a′ 波導(dǎo)開口5b連接開口6 回路7 減振裝置10縱向28定位磁鐵
29 流量連接裝置30a C-形流量導(dǎo)向部件30b C-形流量導(dǎo)向部件30c 殼形流量導(dǎo)向部件50 評價(jià)電路105 檢測裝置
權(quán)利要求
1.位置傳感器，遵循機(jī)械彈性波的傳播時(shí)間原理，具有-波導(dǎo)管(3)，-布置在波導(dǎo)管(3)上的檢測線圈(5)，-一定位部件，如一定位磁鐵(28)，其可沿波導(dǎo)管(3)被移動，其特征在于，-波導(dǎo)管(3)由導(dǎo)電材料組成，-檢測線圈(5)在檢測范圍內(nèi)被軸向設(shè)置在波導(dǎo)管(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的位置傳感器，其特征在于，檢測線圈(5)設(shè)定于一流量導(dǎo)向裝置(30)。
3.位置傳感器，遵循機(jī)械彈性波的傳播時(shí)間原理，具有-波導(dǎo)管(3)，-布置在波導(dǎo)管(3)上的檢測線圈(5)，-一定位部件，如一定位磁鐵(28)，其可沿波導(dǎo)管(3)被移動，特別是在前述任一權(quán)利要求內(nèi)，其特征在于，至少在檢測線圈(5)的軸向范圍內(nèi)，電回路(6)被軸向設(shè)置在檢測線圈(5)的外部周圍。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，波導(dǎo)管(3)具有固體橫截面。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，貫穿整個(gè)測量范圍的波導(dǎo)管(3)的橫截面是固體的。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測器(5)還是檢測裝置的一部分正如一檢測電路(50)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，設(shè)定檢測線圈(5)的流量導(dǎo)向裝置(30)，以使其同時(shí)屏蔽檢測線圈(5)而對抗不希望有的外部磁場。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，由流量導(dǎo)向裝置(30)啟用磁通量的磁流通路包含至少一回的線圈繞組，特別是在流量通路中，包括波導(dǎo)管(3)。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，由流量導(dǎo)向裝置(30)啟動的流量通路環(huán)繞整個(gè)線圈，特別在至少一層，特別在至少一軸向?qū)?，完全環(huán)繞線圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的位置傳感器，其特征在于，回路(6)由導(dǎo)電的及磁屏蔽材料組成，其導(dǎo)磁率為μ＞1。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的位置傳感器，其特征在于，回路(6)顯示出盡可能廣泛地，特別是完全封閉的橫截面。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，屏蔽，特別是流量導(dǎo)向裝置(30)，至少局部封裝檢測線圈(5)，特別是沿檢測線圈(5)的一層，一軸向?qū)虞S向封裝。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測線圈(5)被構(gòu)造成沒有線圈罩的自立式線圈。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測線圈(5)被纏繞在一線圈殼上，特別是在縱視圖的H形的線圈殼上。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，屏蔽，特別是流量導(dǎo)向裝置(30)完全封裝檢測線圈(5)，除了波導(dǎo)管(3)的開口(5a)及至少用于將導(dǎo)電體與檢測線圈(5)連接的導(dǎo)向開口(5b)。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，流量導(dǎo)向裝置(30c)主要為殼形，特別是具有兩個(gè)開口的圓柱形，兩個(gè)對立的開口位于封閉的前側(cè)(5a，5a’)用于波導(dǎo)管(3)的入口和出口，導(dǎo)體口((5b)用于通過檢測線圈(5)的導(dǎo)電體，其中，導(dǎo)體口(5b)特別設(shè)置在流量導(dǎo)向裝置(30)的圓柱形表面區(qū)域。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，圓柱形的流量導(dǎo)向裝置(30)包括杯形體與敞開的前部及覆蓋前沿口的合適的封蓋。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，圓柱形殼體由兩個(gè)半圓柱形殼體組成。
19.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，流量導(dǎo)向裝置(30)由鐵磁材料組成，其導(dǎo)磁率為μ＞10，特別是μ＞1,000，特別是μ＞10,000。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，流量導(dǎo)向裝置(30)由高導(dǎo)磁合金，特別是來自鐵氧體的高導(dǎo)磁合金組成。
21.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，經(jīng)過波導(dǎo)管(3)的電流是直流。
22.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測裝置(105)不包括任何磁鐵，特別是不包括偏磁。
23.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測線圈(5)的軸向與波導(dǎo)管(3)的縱向一致。
24.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，檢測線圈(5)是一個(gè)環(huán)形線圈。
25.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，環(huán)形線圈的長度至少相應(yīng)于其自由中心口(5a)的直徑，最好至少大于兩倍。
26.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的位置傳感器，其特征在于，環(huán)形線圈被流量導(dǎo)向裝置(30)所封裝，其具有一些圓柱形并最好由兩個(gè)半殼體組成，每個(gè)半殼體封閉在前側(cè)，除了中心通道(5a)外，類似于環(huán)形線圈的通道口，環(huán)形線圈的接觸層對于環(huán)形線圈的縱向軸及流量導(dǎo)向裝置(30)呈對角運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及位置傳感器，特別是它們的檢測裝置。本發(fā)明的目的是簡化該種傳感器并在顯著降低生產(chǎn)成本時(shí)保證其完全精確的作用。在使用導(dǎo)電的波導(dǎo)管過程中，波導(dǎo)管還可以用作電導(dǎo)體。將檢測器線圈直接布置在電導(dǎo)體上并特別布置相應(yīng)的屏蔽環(huán)繞檢測器線圈，尤其以流量集中件的形式，特別是當(dāng)屏蔽盡可能緊地環(huán)繞檢測器線圈時(shí)，有用信號完全不同于現(xiàn)存的干擾信號。本發(fā)明位置傳感器的操作遵循機(jī)械彈性波的傳播時(shí)間原理，該傳感器包括一波導(dǎo)管(3)，設(shè)置在波導(dǎo)管(3)上的檢測器線圈(5)和一定位部件，如一定位磁鐵(28)，定位部件可沿波導(dǎo)管(3)被移動。所述位置傳感器的特征在于，波導(dǎo)管(3)由導(dǎo)電材料組成，檢測器線圈(5)在檢測區(qū)域，相對于波導(dǎo)管(3)被軸向布置。
文檔編號G01D5/48GK1836150SQ200480023348
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者克勞斯·曼弗雷德·施泰尼希 申請人:Asm 自動傳感器測量技術(shù)有限公司