一种角度/位移/磁导率三参数传感器的制造方法
【专利摘要】一种基于互感原理的角度/位移/磁导率三参数传感器。该装置包括原线圈、副线圈、转角控制装置、位移控制装置、样品管、底座等。利用转角控制装置改变副线圈的空间方位即原副线圈的夹角，或利用位移控制装置改变原线圈的位置即原副线圈的间距，或将样品管沿轴线方向置入原线圈中改变原线圈的磁导率，当原线圈上加载交流信号，上述三种不同的状态均会诱发副线圈感应电压发生线性变化。通过测量副线圈感应电压的实时变化，可以分别实现角度、位移或磁导率的动态变化测量。本实用新型的传感器结构简单，维护方便，线性度高，重复性好，且测量可角度、位移、磁导率三个参数。
【专利说明】
一种角度/位移/磁导率三参数传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种角度/位移/磁导率三参数传感器，尤其适用无严重电磁干扰、且需动态响应的测量环境。
【背景技术】
[0002]目前商用角度传感器的种类非常多样，电位器式、电容式、光电电位器式和光栅式。整体可分为接触式和非接触式两种。电位器式是技术最为成熟的接触式角度传感器。因接触式工作必然存在摩擦，故耐磨性差、分辨率低，响应速度慢是其致命的缺点。在需要快速响应的测量环境中，必须采用非接触式的工作方式。电容式、光电电位器式和光栅式均为非接触式工作。电容式传感器输出阻抗高，带负载能力差，且一旦工作频率等于或接近谐振频率时，电容将无法正常工作，一定程度上限制了其使用范围。光电电位器式寿命长，测量精度高，但使用时需结合高阻抗匹配变换器，测量范围小，最大缺陷是线性度差，甚至不足1%。对于光栅式而言，有限的光源带宽限制了其应用范围，且使用时存在需要屏蔽，对环境要求高的弊端。
[0003]目前商用的位移传感器以电感式、电容式和激光式三类传感器居多。电感式和电容式测量精度高，但测量范围小，方向性差;激光式的测量源对人体存在危害，并且制作成本高。
[0004]同时，无论角度还是位移传感器，都是单一参数的传感测量，无法实现多参数的传感测量。
[0005]迄今为止，还没有一种传感器装置，可以实现角度、位移和磁导率三个参数的线性和快速测量。
【实用新型内容】
[0006]针对上述不足，本实用新型提供一种角度/位移/磁导率三参数快速响应传感器。
[0007]本实用新型涉及的传感器基于分别称为原线圈和副线圈的两个电磁螺线管，包含:原线圈、副线圈、导轨、位置调节器、转角控制装置、样品管等。
[0008]本实用新型的技术方案为:原、副两线圈共轴放置。转角控制装置连接于副线圈；导轨和位置调节器组成位移控制装置，其中位置调节器安装在导轨上，并与原线圈连接，位置调节器控制原线圈沿导轨移动;待测介质棒置入原线圈内；转角控制装置改变副线圈的空间方位即原副线圈在水平轴向上的夹角，或利用位置调节器改变原线圈的位置即原副线圈的轴向间距，或将密封好的样品管沿轴线方向置入原线圈中改变原线圈的磁导率;原线圈上加载交流电，上述三种不同的状态均会诱发副线圈感应电压发生线性变化;通过测量副线圈感应电压的实时变化，可以分别实现角度、位移或磁导率的动态变化测量。
[0009]本实用新型实现的有益效果:
[0010](I)单一装置实现角度、位移、磁导率三参数测量。
[0011](2)便于数据采集，易于实现角度、位移的动态测量。
[0012](3)测量结果高度线性化。
[0013](4)结构简单，维护方便。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0015]图1为本实用新型的一种角度/位移/磁导率三参数传感器结构图。
[0016]图1中，1.副线圈，5.原线圈，4.铁芯，10.样品管，6.连接杆，3.转角控制装置，7.底座，8.导轨，9.位置调节器。
[0017]图2为感应电压随两线圈轴线夹角变化的实测曲线。
[0018]图3为感应电压随两线圈轴线距离变化的实测曲线。
[0019]图4为感应电压随模拟样品变化的磁导率实测曲线。
【具体实施方式】
[0020]1.角度/位移/磁导率三参数传感器
[0021 ] 一种角度/位移/磁导率三参数传感器，如图1所示。
[0022]导轨8、转角控制装置3固定于底座7上，导轨8沿原线圈中心轴方向放置，预先调整原线圈5和副线圈I共轴。副线圈I通过连接杆6与转角控制装置3相连，由转角控制装置3带动副线圈I绕连接杆6做定轴转动;原线圈5通过连接杆6连接到位置调节器9，之后固定在导轨8上，位置调节器9带动连接杆6和原线圈5沿导轨8移动，改变原、副线圈的轴向间距，或利用转角控制装置3改变副线圈I的空间方位即原、副线圈在基准平面内的夹角，或将密封好的样品管10插入原线圈5中改变原线圈的磁导率;在原线圈5上加交变电压，副线圈I上的感应电压均会发生线性变化，可以分别实现位移或角度或磁导率三个参数的测量。
[0023]作为一种优化，在原线圈5及副线圈I内置入铁芯，增加传感器的互感系数，提高灵敏度。为灵活起见，只就一个线圈内置入铁芯也能达到提高互感系数的目的。
[0024]作为一种优化，传感器加载电压端于副线圈I，而测量端位于原线圈5上。
[0025]图2是实验测得的感应电压随两线圈轴线夹角的关系曲线，表明夹角为O?90°范围内，感应电压呈现线性变化，拟合度可达0.99859，验证了本实用新型在O?90°范围具有角度传感的能力。
[0026]图3是实验测得的感应电压随两线圈间距的关系曲线，表明两线圈间距为15?65mm范围，感应电压呈现线性变化，拟合度可达0.98717，验证了本实用新型同时具有位移传感的能力，位移传感的范围为50mm。
[0027]实验制作了一系列铁粉的模拟样品，以获得不同磁导率，之后将样品置入带密封塞的细管，并置入原线圈内，测量感应电压的变化曲线如图4所示。表明感应电压随相对磁导率线性增加，线性度为0.988，验证了本实用新型同时具有磁导率传感的能力。
【主权项】
1.一种角度/位移/磁导率三参数传感器，包括位移控制装置，转角控制装置，样品管，导轨，底座，其特征在于，装置还包含轴线共线的原、副两个线圈；角度控制装置与副线圈连接，并使其绕竖直轴做定轴转动，以改变两线圈的夹角;位移控制装置包含导轨与位置调节器，导轨与原线圈轴线方向平行，位置调节器安装在导轨上，并与原线圈连接，带动其沿导轨方向移动，以改变两线圈的间距;样品管中密封待测样品，置入原线圈，改变其磁导率。2.如权利要求1所述的一种角度/位移/磁导率三参数传感器，其特征在于空置的原、gij线圈中置入铁芯。
【文档编号】G01D5/20GK205506076SQ201620241402
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】陈少华, 赵嵩卿, 史晓磊, 黄开浪
【申请人】中国石油大学(北京)