專利名稱：一種超長位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種位移傳感器。主要可用于超長位移的定位控制。
超長位移傳感器在水下閘門、船閘閘門、水電站等大型水力樞紐工程中應(yīng)用的極為廣泛。對(duì)幾十噸到幾百噸的水下閘門、船閘閘門等的安全啟動(dòng)及控制將成為水電站，特別是大型水力樞紐工程中安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，國內(nèi)外水電站大都采用干簧繼電器(固定在一定的位置)，與安裝在活塞桿上并隨其一起運(yùn)動(dòng)的鐵塊相接觸的方法來判斷自動(dòng)掛鉤在水下或水中的位置，并根據(jù)此信息對(duì)閘門發(fā)出到位啟吊命令。實(shí)踐證明，此種方法存在甚多的問題，例如1、有時(shí)當(dāng)自動(dòng)掛鉤上的鐵塊與安裝在某些特定位置的干簧繼電器相接觸時(shí)，干簧繼電器由于某種原因而不動(dòng)作，水上操作人員無法知道掛鉤的位置或油缸行程的位置，而不能發(fā)出閘門起吊指令。
2、有時(shí)當(dāng)鐵塊與干簧繼電器沒有接觸時(shí)，繼電器又動(dòng)作了，操作人員誤認(rèn)為活塞桿已插入吊孔中或油缸行程已經(jīng)到位，發(fā)出起吊指令。
3、干簧繼電器是一個(gè)有觸點(diǎn)器件，它只能指示掛鉤的點(diǎn)信息(如放兩個(gè)干簧繼電器，只能測(cè)兩點(diǎn)信息，依此類推)，而不知掛鉤或油缸移動(dòng)的全過程信息。
以上三種情況中的任何一種情況出現(xiàn)，都會(huì)給電站設(shè)備及其安全運(yùn)行帶來重大的破壞和損失，對(duì)人民的生命安全和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來重大的影響。而現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋管式電感傳感器，鐵芯是運(yùn)動(dòng)的，線圈是固定的，為了獲得較好的線性關(guān)系，此類傳感器的測(cè)量范圍都在50毫米以內(nèi)，滿足不了大位移測(cè)量的需要。因此，發(fā)明及設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、測(cè)量范圍寬、在水下能連續(xù)測(cè)量水中自動(dòng)掛鉤的位置或油缸行程位移的超長位移傳感器及裝置，保證水下閘門的安全啟閉及控制，則提到及其重要的議事日程上來。
本發(fā)明的目的在于，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，發(fā)明一種可適用于在難于看到使用環(huán)境中使用的超長位移傳感器。
本發(fā)明提出一種變化鐵芯面積和氣隙大小的電感式位移傳感器。主要由定尺、動(dòng)尺和電感互感器等組成，其構(gòu)成為定尺由鐵芯1和導(dǎo)軌2組成、在定尺的鐵芯1外設(shè)置有導(dǎo)軌2，鐵芯1沿徑向剖面是滿足一定規(guī)律的階梯形截面或是錐形截面或是雙曲線型截面，定尺通過定尺支架5固定在油缸6的外殼上，在定尺1與導(dǎo)軌2之間可設(shè)置若干個(gè)非導(dǎo)磁材料的定尺定心體7，使定尺鐵芯1與導(dǎo)軌2同軸；動(dòng)尺由電感互感器3和高導(dǎo)磁的金屬外罩4組成；在電感互感器的線圈3周圍設(shè)置有高導(dǎo)磁的金屬外罩4，動(dòng)尺通過連接桿8與被控制桿(如油缸或汽缸的活塞桿)9相固定；在油缸6上有供連接桿8運(yùn)動(dòng)的槽10；電感互感器線圈3的輸出線11與信號(hào)處理電路12相連結(jié)，信號(hào)處理電路12與顯示控制器13相連接。
本發(fā)明所說的電感式位移傳感器的測(cè)量原理可用如圖3所示的等效電路來表示和說明圖中，
為外加電壓，Z1為線路的等效阻抗，Z2為動(dòng)尺與定尺之間的等效阻抗，它是隨動(dòng)尺與定尺的位置而變化的，RS為取樣電阻，
為輸出電壓。根據(jù)圖3中所式的電路有I·2=U·2Z1+Z2+Rs---(1)]]>U·0=I·2•Rs----(2)]]>從上式和圖3中可知，當(dāng)
Z1和RS一定時(shí)，輸出電壓
僅與動(dòng)、定尺之間的等效阻抗有關(guān)，也就是說，
只與動(dòng)尺的位移量D有關(guān)，因此，為保證U0與D之間具有良好的線性關(guān)系，阻抗Z2的設(shè)計(jì)則尤為重要。
由于定尺是滿足一定規(guī)律的階梯形或錐形或是雙曲線形狀的鐵芯，當(dāng)動(dòng)尺在定尺上移動(dòng)時(shí)，如果所處位置的定尺鐵芯截面積以及與動(dòng)尺之間的氣隙按照一定的規(guī)律變化時(shí)，其等效阻抗Z2也按相同的規(guī)律變化，當(dāng)電壓
恒定時(shí)，其檢測(cè)輸出電壓
就能達(dá)到定位測(cè)量的目的。
本發(fā)明所述的超長位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，測(cè)量范圍寬，線性度好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，能連續(xù)測(cè)量掛鉤或油缸在水下的位置等優(yōu)點(diǎn)。圖4給出了為工程設(shè)計(jì)的1000毫米長的位移傳感器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與曲線。
附

圖1超長位移傳感器示意附圖2附圖1的A-A向視圖；附圖3等效電路；附圖41000毫米長的位移傳感器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與曲線。
本發(fā)明所說的超長位移傳感器的定尺鐵芯1橫截面是滿足一定規(guī)律的階梯形或是錐形或是雙曲線型形狀，無論是那種形狀，其定尺鐵芯都可以是由一根或一根以上拼接成滿足其形狀規(guī)律的鐵芯組合而成。
權(quán)利要求
1.一種超長位移傳感器，其特征在于，定尺由鐵芯(1)和導(dǎo)軌(2)組成、在定尺的鐵芯(1)外設(shè)置有導(dǎo)軌(2)，定尺通過定尺支架(5)固定在油缸(6)的外殼上，定尺鐵芯(1)與導(dǎo)軌(2)之間可設(shè)置有非導(dǎo)磁材料的定尺定心體(7)；動(dòng)尺由電感互感器(3)和高導(dǎo)磁的外罩(4)組成；在電感互感器的線圈(3)周圍設(shè)置有高導(dǎo)磁的外罩(4)，動(dòng)尺通過連接桿(8)與被控制桿(9)相固定；油缸(6)上有供連接桿(8)運(yùn)動(dòng)的槽(10)；電感互感器線圈(3)的控制連接線(11)與信號(hào)處理電路(12)相連結(jié)，信號(hào)處理電路(12)與顯示控制器(13)相連接。
2.按照權(quán)利要求1所說的位移傳感器，其特征在于，所說的定尺鐵芯(1)沿徑向剖面是階梯形截面或是錐形截面或是雙曲面線性截面體。
3.按照權(quán)利要求1所說的位移傳感器，其特征在于，所說的定尺鐵芯(1)可以是由一根鐵芯組成，也可以由一根以上的鐵芯拼接而成。
4.按照權(quán)利要求1所說的位移傳感器，其特征在于，所說的油缸(6)可以是汽缸。
全文摘要
本發(fā)明為一種超長位移傳感器,由定尺、動(dòng)尺和電感互感器組成;定尺鐵芯是階梯形截面或錐形截面或雙曲面線性截面體,鐵芯外設(shè)置有導(dǎo)軌,通過定尺支架固定在油缸外殼上;動(dòng)尺由電感互感器和外罩構(gòu)成,動(dòng)尺通過連接桿與被控制桿相固定;電感互感器線圈的控制連接線與信號(hào)處理電路及顯示控制器相連接。本發(fā)明所述的位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,測(cè)量范圍寬,線性度好,分辨率高,抗干擾能力強(qiáng),能連續(xù)測(cè)量掛鉤或油缸在各工況中的位置等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK1180832SQ97109118
公開日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1997年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月24日
發(fā)明者李少慧, 張志鵬 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)