专利名称：一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位移传感器，特别是涉及一种大量程的磁致伸缩一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统。
背景技术：
在冶金、钢铁、港机等领域的传感器，经常需要在多尘、多雾、盐碱、震动、高温、低温等恶劣的环境下工作，其稳定性和精度都受到严重影响，为了避免因仪器损耗造成性能下降，往往采用非接触式的传感器。不仅如此，此类传感器中的位移传感器，量程很难做到10米以上，而工业应用中存在大量的需要长行程的机械，如龙门吊，对此类机械的在大量程条件下高精度地测量位移数据是一个很大的技术难题。不仅如此，大量程非接触式位移传感器即便解决了测量精度的问题，如果采用一体化结构，整机体积和长度就会很可观，比如长达100米的位移传感器，则很难制造、运输、安装和维修，一旦坏了就要整机更换。而本身工作环境就很恶劣，故障率必然上升，整机更换，成本极高。采用一体化结构的大量程非接触式位移传感器，每件产品都需要根据现场应用的长度定制，产品的标准化水平较低，通用性不好。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提出了一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统。一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块、 可扩展传感模块、终端接头和总线连接器；
上述部件之间连接顺序为主控模块、η个可扩展传感模块、终端接头，其中η为自然数且 η > I ;
主控模块与第一个可扩展传感模块之间、最后一个可扩展传感模块和终端接头之间存在总线连接器连接；
当η > 2时，相邻可扩展传感模块之间存在总线连接器连接；
所述可扩展传感模块为A型传感模块或者B型传感模块；
A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器，B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器；
所述A型传感模块包括如下类型的结构“Α型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 ”、或者“Α型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 ”、或者“Α型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件”；
所述B型传感模块包括如下类型的结构“Β型传感模块左端接口 +B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 ”、或者“B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 ”、或者“B型传感模块左端接口 +B型传感模块中央组件”；
当可扩展传感模块之间组合时，A型传感模块左端接口只能与B型传感模块右端接口对接，A型传感模块右端接口只能与B型传感模块左端接口对接；即当η = I时,所述可扩展传感模块包括一个A型传感模块或者一个B型传感模块；当η = 2时，所述可扩展传感模块包括一个A型传感模块和一个B型传感模块；当η > 2时，所述可扩展传感模块包括i个A型传感模块和j个B型传感模块,且i+j = η,且当η为奇数时| i_j | = I,且当η为偶数时I i_j I = O，且i个A型传感模块和j个B型传感模块交错排列。
所述A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口的顶面，从正视角度观察时,位于同一水平高度上；
A型传感模块中央组件、B型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块左端接口与B型传感模块右端接口、对接后的A型传感模块右端接口与B型传感模块左端接口的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块左端接口与B型传感模块右端接口、A型传感模块右端接口与B型传感模块左端接口、A型传感模块左端接口与主控模块、A型传感模块右端接口与终端接头、A型传感模块中央组件与主控模块、A型传感模块中央组件与终端接头、B型传感模块左端接口与主控模块、B型传感模块右端接口与终端接头、B型传感模块中央组件与主控模块、B型传感模块中央组件与终端接头，其对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫、或螺旋。所述系统还包括位置游标；所述主控模块、η个可扩展传感模块、终端接头安装在一条直线形、或者曲线形的支架或者导轨上，位置游标沿可扩展传感模块自由移动，特别的，位置游标沿可扩展传感模块顶面自由移动。所述总线连接器位于主控模块、可扩展传感模块、终端接头的外表面或者内部。主控模块包括外部电气接口单元、数据处理单元、电路安全保护单元、电源调整单元以及总线收发单元；可扩展传感模块包括磁致伸缩位移传感器、磁栅位移传感器、激光超声位移传感器；终端接头包括终端匹配电阻和选择开关；总线连接器包括数据线路通道和供电线路通道。所述总线连接器支持有线传输型和无线传输型的工业现场总线，所述有线传输型工业现场总线接口类型包括Profibus_DP、CANopen、DeviceNet、EtherCAT、光纤总线、SSI,所述无线传输型工业现场总线接口类型包括无线USB、超宽带UWB、近场通信NFC、基于802. 11协议的无线现场总线、蓝牙、ZigBee、HART、ISA100、Rif ieldBus、WIA-PA，所述总线连接器还支持有线供电或者感应供电。可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第一种结构为“主控模块+ A型传感模块左端接口+A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。非接触式位移传感器内置于A型传感模块中。主控模块和A型传感模块左端接口之间、A型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第二种结构为“主控模块+ A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件为一个整体。非接触式位移传感器内置于A型传感模块中，主控模块和A型传感模块左端接口之间、A型传感模块中央组件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块左端接口、对接后的A型传感模块中央组件和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。
可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第三种结构为“主控模块+ A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。非接触式位移传感器内置于A型传感模块中。主控模块和A型传感模块中央组件之间用总线连接器连接，A型传感模块右端接口和终端接头之间用总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统具有如下技术效果。可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第四种结构为“主控模块+ B型传感模块左端接口+B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +终端接头”。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。非接触式位移传感器内置于B型传感模块中。主控模块和B型传感模块左端接口之间、B型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第五种结构为“主控模块+ B型传感模块左端接口 +B型传感模块中央组件+终端接头”。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件为一个整体。非接触式位移传感器内置于B型传感模块中，主控模块和B型传感模块左端接口之间、B型传感模块中央组件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块左端接口、对接后的B型传感模块中央组件和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。
可扩展传感模块数量=I时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第六种结构为“主控模块+ B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +终端接头”。B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。非接触式位移传感器内置于B型传感模块中。主控模块和B型传感模块中央组件之间用总线连接器连接，B型传感模块右端接口和终端接头之间用总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=I时，位置游标沿A型传感模块或者B型传感模块自由移动。特别的，位置游标沿A型传感模块或者B型传感模块的顶面自由移动；特别的，位置游标沿A型传感模块或者B型传感模块的顶面上或者平行于顶面的导轨、导向杆、丝杆自由移动。位置游标移动时，被内置在A型传感模块或B型传感模块中的非接触式位移传感器检测到，随即将该检测信号传送到A型传感模块或B型传感模块中的信号处理装置，信号处理装置将其转化为合适的总线信号后，经总线连接器传输到主控模块中。或者直接将该检测信号通过总线连接器传送到主控模块中。主控模块根据收到的信号计算出位置游标的绝对位移。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第一种结构为“主控模块+A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和A型传感模块左端接口之间、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口之间、B型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。
可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第二种结构为“主控模块+A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和A型传感模块左端接口之间、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口之间、B型传感模块中央组 件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第三种结构为“主控模块+A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件为一个整体。B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和A型传感模块左端接口之间、A型传感模块中央组件和B型传感模块中央组件之间、B型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块左端接口、对接后的A型传感模块中央组件和B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第四种结构为“主控模块+A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +终端接头”
A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感 模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和A型传感模块中央组件之间、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口之间、B型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块左端接口、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第五种结构为“主控模块+A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+终端接头”
A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和A型传感模块中央组件之间、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口之间、B型传感模块中央组件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、对接后的B型传感模块中央组件和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口和B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第六种结构为“主控模块+B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。
主控模块和B型传感模块左端接口之间、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口之间、A型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。 主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左 端接口、A型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第七种结构为“主控模块+B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和B型传感模块左端接口之间、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口之间、B型传感模块中央组件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、对接后的A型传感模块中央组件和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、A型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第八种结构为“主控模块+B型传感器模块左端接口 +B型传感模块中央组件+A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和B型传感模块左端接口之间、B型传感模块中央组件和A型传感模块中央组件之间、A型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感器模块左端接口、B型传感模块中央组件、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块左端接口、对接后的B型传感模块中央组件和A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块左端接口、B型传感模块中央组件和A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的 第九种结构为“主控模块+B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+A型传感模块右端接口 +终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口为一个整体。B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口之间、A型传感模块右端接口和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、A型传感模块右端接口、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、A型传感模块中央组件、对接后的A型传感模块右端接口和终端接头的顶面宽度相等。主控模块和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、A型传感模块右端接口和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的第十种结构为“主控模块+B型传感模块中央组件+B型传感模块右端接口 +A型传感模块左端接口 +A型传感模块中央组件+终端接头”。A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件为一个整体。B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口为一个整体。A型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。B型传感模块中内置一个非接触式位移传感器。主控模块和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口之间、A型传感模块中央组件和终端接头之间有总线连接器连接。从正视方向观察主控模块、B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口、A型传感模块左端接口、A型传感模块中央组件、终端接头的顶面在同一水平高度上。从俯视角度观察对接后的主控模块和B型传感模块中央组件、对接后的B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、对接后的A型传感模块中央组件和终端接头的顶面宽度相等。
主控模块和B型传感模块中央组件、B型传感模块右端接口和A型传感器模块左端接口、A型传感模块中央组件和终端接头的对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫。可扩展传感模块数量=2时，位置游标沿A型传感模块向B型传感模块自由移动，或者位置游标沿B型传感模块向A型传感模块自由移动。特别的，位置游标沿A型传感模块和B型传感模块的顶面自由移动；特别的，位置游标沿A型传感模块和B型传感模块的顶面上或者平行于顶面的导轨、导向杆、丝杆自由移动。如可扩展传感模块的组合方式为“A型传感模块+B型传感模块”或者“B型传感模块+A型传感模块”。位置游标移动时，在被内置在A型传感模块、B型传感模块中内置的非接触式位移传感器检测到，随即将该检测信号传送到A型传感模块、B型传感模块中的信号处理装置，信号处理装置将其转化为合适的总线信号后，经总线连接器传输到主控模块中。或者直接将该检测信号通过总线连接器传送到主控模块中。主控模块根据收到的信号计算出位置游标的绝对位移。位置游标的行走位置分为3种情况位置游标仅位于能被A型传感模块检测到的范围、位置游标仅位于能被B型传感模块检测到的范围、位置游标位于能同时被A型传感模块和B型传感模块检测到的范围。因为主控模块、A型传感模块、B型传感模块和终端接头固定安装在支架和导轨上，其安装位置得到了固定，A型传感模块、B型传感模块能精确检测位置游标相对于本传感模块绝对位置的位移。当位置游标仅位于能被在先的可扩展传感模块检测到的范围时，主控模块采信在先的可扩展传感模块检测到的位移信号。当位置游标仅位于能被在后的可扩展传感模块检测到的范围时，主控模块采信在后的可扩展传感模块检测到的位移信号。位置游标位于能同时被A型传感模块和B型传感模块检测到的范围时，主控模块将两个传感模块 检测到的位移信号经计算、加权等综合处理后，得到一个最精确的位移数据。在计算位置游标的位移时，各个可扩展传感模块可以返回相对于所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统绝对零位的绝对位移，即将可扩展传感模块根据安装顺序，各自设定一个不同的量程范围，如同样是量程为3. 5米的可扩展传感模块，两者重叠部分为0. 5米，合并量程为6. 5米，则在先的可扩展传感模块的量程为0到3. 5米，在后的可扩展传感模块量程为3到6. 5米。也可以返回相对于各个可扩展传感模块自身零位的位移，如同样是量程为3. 5米的可扩展传感模块，两者重叠部分为0. 5米，合并量程为6. 5米，则在先的可扩展传感模块的量程为0到3. 5米，在后的可扩展传感模块量程为0到3. 5米，所述位移需要经过主控模块的累加、计算、消误差等操作后才能得到位置游标相对于所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统绝对零位的绝对位移。可扩展传感模块数量=2时，以上十种A型传感模块和B型传感模块的组合方式，构成了可扩展传感模块的基本组成模块。当可扩展传感模块数量> 2时，可扩展传感模块所有组合方式，都是当可扩展传感模块数量为奇数时，由一个或一个以上上述基本组成模块，加上一个单独的A型传感模块或者B型传感模块组成；当可扩展传感模块数量为偶数时由一个或一个以上上述基本组成模块构成。所述主导模块、可扩展传感模块、终端接头、总线连接器的形状、顶面高度、顶面宽度、相互之间连接方式等特性，与可扩展传感模块数量=I或2时相同。位置游标的精确位移，也是参照可扩展传感模块数量=2时的方法得出。所述一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统具有如下优点。优点一，可扩展性好。采用了模块化设计的可扩展传感模块，通过总线互连的方式，创造性的实现了超大量程位移检测时的自由扩展方法。在实现超大量程位移测量功能的前提下，保持了小量程测量时的高分辨率。优点二，可维护性好。主控模块具有智能诊断功能，若单个可扩展传感模块损坏，主控模块可智能定位，模块化的可扩展传感组件和组合式的安装方式，使得可以仅替换该损坏模块，即可实现系统修复；若多个扩展模块损坏，主控模块还可依次诊断，整个维修过程将仅是若干个安装螺丝的拆装，大幅减少了维修时间，降低了使用成本。优点三，安装方便。该位移检测系统虽然包含若干个不同功能的专用模块，但所有模块均具有相同安装方式的结构，简化了现场安装和检修的难度。
图I为本发明正视 图2为本发明俯视 图3为A型传感模块 图4为A型传感模块 图5为A型传感模块 图6为B型传感模块 图7为B型传感模块 图8为B型传感模块图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、结构特征、实现的技术目的和技术效果，以下结合附图和实施方式进行详细说明。一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块
I、可扩展传感模块2、终端接头3和总线连接器4 ；
上述部件之间连接顺序为主控模块l、n个可扩展传感模块2、终端接头3，其中n为自然数且n>l;
主控模块I与第一个可扩展传感模块2之间、最后一个可扩展传感模块2和终端接头3之间存在总线连接器4连接；
当n > 2时，相邻可扩展传感模块2之间存在总线连接器4连接；
所述可扩展传感模块2为A型传感模块21或者B型传感模块22 ；
所述A型传感模块21包括如下类型的结构“A型传感模块左端接口 211+A型传感模块中央组件212+A型传感模块右端接口 213”、或者“A型传感模块中央组件212+A型传感模块右端接口 213”、或者“A型传感模块左端接口 211+A型传感模块中央组件212”；
所述B型传感模块22包括如下类型的结构“B型传感模块左端接口 221+B型传感模块中央组件222+B型传感模块右端接口 223”、或者“B型传感模块中央组件222+B型传感模块右端接口 223”、或者“B型传感模块左端接口 221+B型传感模块中央组件222” ；
当可扩展传感模块2之间组合时，A型传感模块左端接口 211只能与B型传感模块右端接口 223对接，A型传感模块右端接口 213只能与B型传感模块左端接口 221对接；即当n=I时，所述可扩展传感模块2包括一个A型传感模块21或者一个B型传感模块22 ;当n=2时，所述可扩展传感模块2包括一个A型传感模块21和一个B型传感模块22 ;当n >2时，所述可扩展传感模块2包括i个A型传感模块21和j个B型传感模块22，且i+j =n，且当n为奇数时|i-j| = I，且当n为偶数时| i_j | = O，且i个A型传感模块21和j个B型传感模块22交错排列。所述A型传感模块左端接口 211、A型传感模块中央组件212、A型传感模块右端接口 213、B型传感模块左端接口 221、B型传感模块中央组件222、B型传感模块右端接口 223的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上； A型传感模块中央组件212、B型传感模块中央组件222、对接后的A型传感模块左端接口 211与B型传感模块右端接口 223、对接后的A型传感模块右端接口 213与B型传感模块左端接口 221的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块左端接口 211与B型传感模块右端接口 223、A型传感模块右端接口213与B型传感模块左端接口 221、A型传感模块左端接口 211与主控模块UA型传感模块右端接口 213与终端接头3、A型传感模块中央组件212与主控模块1、A型传感模块中央组件212与终端接头3、B型传感模块左端接口 221与主控模块1、B型传感模块右端接口 223与终端接头3、B型传感模块中央组件222与主控模块1、B型传感模块中央组件222与终端接头3，其对接方式为紧密贴合、滑槽滑入、接插、卡榫、螺旋。所述系统还包括位置游标5 ;所述主控模块I、n个可扩展传感模块2、终端接头3安装在一条直线形、或者曲线形的支架或者导轨上，位置游标5沿可扩展传感模块2自由移动，特别的，位置游标5沿可扩展传感模块2顶面自由移动。所述总线连接器位于主控模块I、可扩展传感模块2、终端接头3的外表面或者内部。主控模块I包括外部电气接口单元、数据处理单元、电路安全保护单元、电源调整单元以及总线收发单元；可扩展传感模块2包括磁致伸缩位移传感器、磁栅位移传感器、激光超声位移传感器；终端接头3包括终端匹配电阻和选择开关；总线连接器4包括数据线路通道和供电线路通道。
根据上述部件，构成了如下实施例。实施例I :一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块I、可扩展传感模块2、终端接头3和总线连接器4 ；
其可扩展传感模块2包括两种类型的模块:A型传感模块21和B型传感模块22。上述部件之间连接顺序为主控模块I + A型传感模块21 + B型传感模块22+......+ A型传感t旲块21 +终％5接头3。上述部件中相邻的部件之间，有类型为Profibus-DP的总线连接器4连接。上述部件的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上。本实施例所述的可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块21和B型传感模块22之间采用齿间对齐咬合方式。位置游标5沿可扩展传感模块2顶面自由移动。
实施例2 :—种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块I、可扩展传感模块2、终端接头3和总线连接器4 ；
其可扩展传感模块2包括两种类型的模块:A型传感模块21和B型传感模块22。上述部件之间连接顺序为主控模块I + A型传感模块21 + B型传感模块22+......+ B型传感|旲块22 +终％5接头3。上述部件中相邻的部件之间，有类型为SSI的总线连接器4连接 。上述部件的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上。本实施例所述的可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块21和B型传感模块22之间采用齿间对齐咬合方式。位置游标5沿可扩展传感模块2顶面自由移动。实施例3 :—种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块I、可扩展传感模块2、终端接头3和总线连接器4 ；
其可扩展传感模块2包括两种类型的模块:A型传感模块21和B型传感模块22。上述部件之间连接顺序为主控模块I + B型传感模块22 + A型传感模块21+......+ B型传感|旲块22 +终％5接头3。上述部件中相邻的部件之间，有类型为CANopen的总线连接器4连接。上述部件的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上。本实施例所述的可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块21和B型传感模块22之间采用齿间对齐咬合方式。位置游标5沿可扩展传感模块2顶面自由移动。实施例4 :一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块I、可扩展传感模块2、终端接头3和总线连接器4 ；
其可扩展传感模块2包括两种类型的模块A型传感模块21和B型传感模块22。上述部件之间连接顺序为主控模块I + B型传感模块22 + A型传感模块21+......+ A型传感t旲块21 +终％5接头3。上述部件中相邻的部件之间，有类型为EtherCAT的总线连接器4连接。上述部件的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上。本实施例所述的可扩展的模块化非接触式位移传感器系统的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。A型传感模块21和B型传感模块22之间采用齿间对齐咬合方式。位置游标5沿可扩展传感模块2顶面自由移动。上述实施例中的总线，可以采用星形连接或者菊花链等拓扑结构，以每个可扩展传感模块2有效量程三米的量程，单总线接驳二百五十三个可扩展传感模块2，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统有效量程可扩展至七百五十九米。并且，随着新型工业现场总线的出现，所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统有效量程还可以用同样方式不断扩展。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明保护范围的限定，只要是采用本发明的技术方案，或者仅仅是通过本领域的普通技术人员都能作出的任何常规修改或等同变化，都落入本发明所 要求保护的范围之中。
权利要求
1.一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于 所述传感器系统包括主控模块(I)、可扩展传感模块(2)、终端接头(3)和总线连接器(4)； 上述部件之间连接顺序为主控模块(l)、n个可扩展传感模块(2)、终端接头(3)，其中n为自然数且n彡I ; 主控模块(I)与第一个可扩展传感模块(2)之间、最后一个可扩展传感模块(2)和终端接头(3)之间存在总线连接器(4)连接； 当n > 2时，相邻可扩展传感模块(2)之间存在总线连接器(4)连接； 所述可扩展传感模块(2)为A型传感模块(21)或者B型传感模块(22)； A型传感模块(21)中内置一个非接触式位移传感器，B型传感模块(22)中内置一个非接触式位移传感器； 所述A型传感模块(21)包括如下类型的结构“A型传感模块左端接口(211) +A型传感模块中央组件(212 ) +A型传感模块右端接口( 213 ) ”、或者“A型传感模块中央组件(212)+A型传感模块右端接口(213)”、或者“A型传感模块左端接口(211) +A型传感模块中央组件(212)”； 所述B型传感模块(22)包括如下类型的结构“B型传感模块左端接口(221) +B型传感模块中央组件(222) +B型传感模块右端接口(223)”、或者“B型传感模块中央组件(222)+B型传感模块右端接口(223)”、或者“B型传感模块左端接口(221) +B型传感模块中央组件(222)” ； 当可扩展传感模块(2)之间组合时，A型传感模块左端接口(211)只能与B型传感模块右端接口(223)对接，A型传感模块右端接口(213)只能与B型传感模块左端接口(221)对接；即当n = i时，所述可扩展传感模块(2)包括一个A型传感模块(21)或者一个B型传感模块(22);当11 = 2时，所述可扩展传感模块(2)包括一个A型传感模块(21)和一个B型传感模块(22 );当n > 2时，所述可扩展传感模块(2 )包括i个A型传感模块(21)和j个B型传感模块(22),且i+j = n,且当n为奇数时| i_j | = I,且当n为偶数时I i_j I = 0,且i个A型传感模块(21)和j个B型传感模块(22 )交错排列。
2.如权利要求I所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于 所述A型传感模块左端接口(211)、A型传感模块中央组件(212)、A型传感模块右端接口(213)、B型传感模块左端接口(221 )、B型传感模块中央组件(222)、B型传感模块右端接口(223)的顶面，从正视角度观察时，位于同一水平高度上； A型传感模块中央组件(212)、B型传感模块中央组件(222)、对接后的A型传感模块左端接口(211)与B型传感模块右端接口(223)、对接后的A型传感模块右端接口(213)与B型传感模块左端接口(221)的顶面，从俯视角度观察时，宽度相等。
3.如权利要求I或2所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于A型传感模块左端接口(211)与B型传感模块右端接口(223)、A型传感模块右端接口(213 )与B型传感模块左端接口( 221)、A型传感模块左端接口( 211)与主控模块(I)、A型传感模块右端接口(213)与终端接头(3)、A型传感模块中央组件(212)与主控模块(I)、A型传感模块中央组件(212)与终端接头(3)、B型传感模块左端接口(221)与主控模块(1)、B型传感模块右端接口( 223)与终端接头(3)、B型传感模块中央组件(222)与主控模块(I)、B型传感模块中央组件(222)与终端接头(3)，其对接方式为紧密贴合、或滑槽滑入、或接插、或卡榫、或螺旋。
4.如权利要求I或2所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于所述系统还包括位置游标(5);所述主控模块(I)、n个可扩展传感模块(2)、终端接头(3)安装在一条直线形、或者曲线形的支架或者导轨上，位置游标(5)沿可扩展传感模块(2 )自由移动，特别的，位置游标(5 )沿可扩展传感模块(2 )顶面自由移动。
5.如权利要求I或2所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于所述总线连接器位于主控模块(I)、可扩展传感模块(2)、终端接头(3)的外表面或者内部。
6.如权利要求I或2所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于主控模块(I)包括外部电气接口单元、数据处理单元、电路安全保护单元、电源调整单元以及总线收发单元；可扩展传感模块(2)包括磁致伸缩位移传感器、磁栅位移传感器、激光超声位移传感器；终端接头(3)包括终端匹配电阻和选择开关；总线连接器(4)包括数据线路通道和供电线路通道。
7.如权利要求I或2所述的一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，其特征在于所述总线连接器(4)支持有线传输型和无线传输型的工业现场总线，所述有线传输型工业现场总线接口类型包括Profibus_DP、CANopen> DeviceNet、EtherCAT、光纤总线、SSI，所述无线传输型工业现场总线接口类型包括无线USB、超宽带UWB、近场通信NFC、基于802. 11协议的无线现场总线、蓝牙、ZigBee、HART、ISA100、WIA_PA、RifieldBus，所述总线连接器(4)还支持有线供电或者感应供电。
全文摘要
本发明提出了一种可扩展的模块化非接触式位移传感器系统，所述传感器系统包括主控模块、可扩展传感模块、终端接头和总线连接器；上述部件之间连接顺序为主控模块、n个可扩展传感模块、终端接头，其中n为自然数且n≥1；主控模块与第一个可扩展传感模块之间、最后一个可扩展传感模块和终端接头之间存在总线连接器连接；当n≥2时，相邻可扩展传感模块之间存在总线连接器连接；所述可扩展传感模块为A型传感模块或者B型传感模块。通过A型传感模块或者B型传感模块的组合，扩展非接触式位移传感器系统的量程。所述可扩展的模块化非接触式位移传感器系统具有可扩展性好、可维护性好、安装方便的特点。
文档编号G01B11/02GK102636138SQ201210130900
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月1日 优先权日2012年5月1日
发明者车红昆, 龚大成 申请人:南京西巨电子技术有限公司