专利名称：电涡流角度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及非电量电测技术领域，尤其涉及一种电涡流角度传感器。
背景技术：
传统的电涡流角度传感器采用圆柱型平绕线圈配合偏心轮转子工作，转子转动使线圈与偏心轮间距发生变化，感应线圈参数随之改变，通过后续电路处理后即可获得相应的角度信号。上述电涡流角度传感器工作频响高，不过线性工作范围小；且由于线圈腔不封闭，不具有耐高压特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种线性工作区间大且具有耐高压能力的电涡流角度传感器。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电涡流角度传感器，包括中空的导套，位于导套内腔的转子与导套转动相连，转子的中心轴线与导套的中心轴线相重合；在导套的外表面上设有骨架，在骨架上设置斜向的环形沟槽，环形沟槽与导套的外表面相连通，在环形沟槽内沿着环形沟槽的中心线设置感应线圈。
作为本发明的电涡流角度传感器的改进导套由非导电非导磁材料制成，当内腔需承受流体高压时，选择低电导率非导磁耐压材料制成。转子采用非导磁高电导率材料制成。骨架由非导电非导磁材料制成。
作为本发明的电涡流角度传感器的一种改进转子上设有部分圆柱体I和部分圆柱体II，部分圆柱体I和部分圆柱体II沿中心线呈中心对称。部分圆柱体I和部分圆柱体II的最远两端沿轴向的长度L1≥感应线圈在中心轴线上的投影长度L2。
作为本发明的电涡流角度传感器的另一种改进转子上设置斜向的环形体，环形体的中心与感应线圈的中心重合，环形体的倾角β与感应线圈的斜角α之间的差值为-10°～10°。
作为本发明的电涡流角度传感器的进一步改进感应线圈通过八线并绕，形成两个无感线圈和两个有感线圈；从而组成双臂差动工作的全桥电路，所述两个无感线圈为全桥电路的一组相对桥臂，两个有感线圈为全桥电路的另一组相对桥臂。
本发明的电涡流角度传感器与背景技术相比，具有如下有益效果1、由于将感应线圈设置在斜向的环形沟槽内，并配合设有相对称的部分圆柱体I和部分圆柱体II的转子、或者是设有斜向环形体的转子工作；因此线性工作区间大；2、采用低电导率非导磁耐压材料制造导套，使传感器具有耐高压能力；3、可通过八线并绕实现温度补偿、温漂低；4、结构工艺简单，成本低。
本发明的电涡流角度传感器，具有线性工作区间大以及耐高压的特性。本发明适用于通常条件下，特别是高压环境中的角度位置检测。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
图1是本发明的一种电涡流角度传感器的剖视结构示意图；
图2是图1的装配关系立体示意图；图3是图1中的转子4的立体结构示意图；图4是本发明的电涡流角度传感器中的另一种转子4的立体结构示意图；图5是图4的主视示意图；图6是图1中的感应线圈2的接线图。
具体实施例方式
实施例1、图1、2、3和6结合给出了一种电涡流角度传感器，包括圆柱形的导套1，在导套1内挖设沉孔，形成导套1的内腔；该沉孔的中心轴线与导套1的中心轴线相重合。
在导套1的外表面上套有圆环柱形的骨架3，在骨架3上设置斜向的环形沟槽31，此环形沟槽31贯通骨架3的内、外表面，因此环形沟槽31与导套1的外表面相连通。此环形沟槽31呈斜环状。在环形沟槽31内沿着环形沟槽31的中心线311设置感应线圈2，因此感应线圈2呈与环形沟槽31相平行的斜环状，感应线圈2的中心与环形沟槽31的中心相重合。环形沟槽31的作用是用于固定感应线圈2。
导套1可由非导电非导磁材料如尼龙制成；当选择低电导率非导磁耐压材料如非导磁不锈钢制造导套1时，可使导套1的内腔能承受流体高压，从而保护感应线圈2不受高压流体影响，使本发明的传感器具有耐高压特性。
圆柱形的转子4安装在导套1的内腔中，转子4的中心轴线43与导套1的中心轴线相重合，转子4可绕导套1的中心轴与导套1作相对转动。在转子4的外表面与导套1的内表面之间设有套筒6。套筒6的作用是将转子4的左端支撑在导套1内。
环形沟槽31的中心线311与转子4的中心轴线43所成的夹角为α。因此，绕制在此环形沟槽31中的感应线圈2与转子4的中心轴线43呈一斜角α。
在转子4上分别挖设了部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42，在本实施例中，此部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42的横截面均为半圆形；因此部分圆柱体I 41在转子4上所形成的切割面411、以及部分圆柱体II 42在转子4上所形成的切割面421均与转子4的中心轴线43相重合。部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42沿中心线311呈中心对称，即部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42沿感应线圈2的中心呈中心对称。部分圆柱体II 42的左端到部分圆柱体I 41的右端沿着轴向的长度为L1，感应线圈2在中心轴线43上的投影长度为L2，L1≥L2。转子4采用非导磁高电导率材料如铜制成，骨架3由非导电非导磁材料如尼龙制成，因此保证了骨架3的温度系数稳定，热变形小。
如图6所示，感应线圈2采用高强度漆包铜导线绕制，工艺简单。感应线圈2可通过八线并绕实现温度补偿，其制作方式具体如下八根高强度漆包铜导线(21-21’、22-22’、23-23’、24-24’、25-25’、26-26’、27-27’、28-28’)绕制在环形沟槽31中。导线21、22的线头连接方式为21-21’-22’-22，组成无感线圈a。导线23、24的线头连接方式为23-23’-24’-24，组成无感线圈b。导线25、26的线头连接方式为25-25’-26-26’，组成有感线圈c。导线27、28的线头连接方式为27-27’-28-28’，组成有感线圈d。将线圈a、b、c、d接入由交流电源激励的电桥，组成双臂差动工作的全桥电路。有感线圈c和d的感抗变化使中间抽头的输出电压Uo随之改变，因此转子4转角可通过全桥电路转化为电信号输出，方便后续电路处理。由于线圈a、b、c、d的阻值基本相同，温度变化产生的电阻变化也相同，通过全桥电路的共模抑制，不会引起输出电压Uo的变化，从而实现传感器的温度补偿。
本发明的电涡流角度传感器，工作过程如下感应线圈2通入高频交流电流，产生的交变磁场在部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42上感生出电涡流。改变转子4的转角，部分圆柱体I 41和部分圆柱体II 42上感生出的电涡流发生变化，使感应线圈2阻抗随之改变；在一定的工作范围内，感应线圈2阻抗变化与转子4的转角呈线性关系。
实施例2、一种电涡流角度传感器，其转子4如图4和图5所示在圆柱形的转子4上设有斜向的环形体5，环形体5的中心(即环形体5的中心轴线51与转子4的中心轴线43的相交点)与感应线圈2的中心(即环形沟槽31的中心线311与转子4的中心轴线43的相交点)与重合。环形体5的倾角β与感应线圈2的斜角α相同(或者存在着±10°的偏差)，即环形体5的中心轴线51与转子4的中心轴线43之间的夹角和环形沟槽31的中心线311与转子4的中心轴线43之间的夹角相同(或者存在着±10°的偏差)。其余结构均同实施例1。
本发明的电涡流角度传感器，工作过程如下感应线圈2通入高频交流电流，产生的交变磁场在环形体5上感生出电涡流。改变转子4的转角，环形体5上感生出的电涡流发生变化，使感应线圈2阻抗随之改变；在一定的工作范围内，感应线圈2阻抗变化与转子4的转角呈线性关系。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电涡流角度传感器，其特征在于包括中空的导套(1)，位于导套(1)内腔的转子(4)与导套(1)转动相连，转子(4)的中心轴线(43)与导套(1)的中心轴线相重合；在导套(1)的外表面上设有骨架(3)，在骨架(3)上设置斜向的环形沟槽(31)，所述环形沟槽(31)与导套(1)的外表面相连通，在环形沟槽(31)内沿着环形沟槽(31)的中心线(311)设置感应线圈(2)。
2.根据权利要求1所述的电涡流角度传感器，其特征在于所述导套(1)由非导电非导磁材料或者低电导率非导磁耐压材料制成，所述转子(4)采用非导磁高电导率材料制成，骨架(3)由非导电非导磁材料制成。
3.根据权利要求2所述的电涡流角度传感器，其特征在于所述转子(4)上设有部分圆柱体I(41)和部分圆柱体II(42)，所述部分圆柱体I(41)和部分圆柱体II(42)沿中心线(311)呈中心对称；部分圆柱体I(41)和部分圆柱体II(42)的最远两端沿轴向的长度L1≥感应线圈(2)在中心轴线(43)上的投影长度L2。
4.根据权利要求2所述的电涡流角度传感器，其特征在于所述转子(4)上设置斜向的环形体(5)，环形体(5)的中心与感应线圈(2)的中心重合，所述环形体(5)的倾角β与感应线圈(2)的斜角α之间的差值为-10°～10°。
5.根据权利要求3或4所述的耐高压电涡流角度传感器，其特征在于所述感应线圈(2)通过八线并绕，形成两个无感线圈和两个有感线圈；从而组成双臂差动工作的全桥电路，所述两个无感线圈为全桥电路的一组相对桥臂，两个有感线圈为全桥电路的另一组相对桥臂。
全文摘要
本发明公开了一种电涡流角度传感器包括中空的导套(1)，位于导套(1)内腔的转子(4)与导套(1)转动相连，转子(4)的中心轴线(43)与导套(1)的中心轴线相重合；在导套(1)的外表面上设有骨架(3)，在骨架(3)上设置斜向的环形沟槽(31)，环形沟槽(31)与导套(1)的外表面相连通，在环形沟槽(31)内沿着环形沟槽(31)的中心线(311)设置感应线圈(2)。本发明的电涡流角度传感器，线性工作区间大且具有耐高压能力。
文档编号G01B7/30GK101078614SQ20071006974
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者丁凡, 崔剑, 翁振涛, 毕晴春, 张策, 李其朋 申请人:浙江大学, 宁波华液机器制造有限公司