专利名称：一种动态微米级被动式微位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及ー种动态微米级被动式微位移传感器。
背景技术：
位移传感器是传感器的ー种，它是把位移量转换为电量的传感器。位移传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，它在エ业自动化、军事、医疗、国防等各个领域具有广泛的应用。它分为激光位移传感器、电感式位移传感器，电容式位移传感器，霍尔式位移传感器。
激光位移传感器由于利用激光的高方向性、高単色性和高亮度等特点可实现无接触远距离測量，速度快，精度高(一般市场设备在微米级别)，量程大，抗光、电干扰能力強。然而制作成本高，维修不方便。霍尔位移传感器的成本比较低，然而其精确度不高，误差较大，计算困难，同吋，由于霍尔位移传感器属于半导体传感器，受温度影响大，实际使用过程中需要温度补偿。比如LXKD霍尔位移传感器，LXZ霍尔位移传感器。电容位移传感器的測量精度特别高，能达到纳米级，但很不稳定，输出阻抗高(108欧)，负载能力差，寄生电容大，只能在实验室或者精密的生产线上进行测量。电感位移传感器的原理是以电流产生磁场，根据与被测体之间的磁场变化而测量距离的变化。量程一般是毫米级，精度一般是微米级，激励频率可高达IOOkhz以上，測量全过程无接触、无磨损，传感器系统无需检修维护，且受测量环境影响小，市场上的位移传感器的种类多种多样，适应不同种类的测量需求，但总体分析看来，总有或多或少的不足，改良和研究新的位移传感器，平衡成本，精度，测量稳定性的关系，有待我们探索与研究。
发明内容
本发明的目的是针对市场上位移传感器ー些缺点，提供一种低成本，高精度，エ艺简单的动态微米级被动式微位移传感器。为此，本发明采用的技术方案是ー种动态微米级被动式微位移传感器，其特征在于它包括永磁铁、铁轭、线圈，所述铁轭包括直立支架和横杆；永磁铁安置在铁轭的横杆上方或下方，线圈绕在铁轭的横杆上；永磁铁提供恒定磁场，永磁铁和铁轭构成的磁回路，使线圈产生感应电动势。进ー步的说，所述铁轭有两个直立支架和一个横杆，且所述直立支架和横杆呈“门，，形或“ H”形。本发明的工作原理是当被测振动物体的微位移发生变化时，根据磁路定律，磁铁和铁轭所构成的磁回路磁通将会相应地变化。进ー步地，线圈的电磁感应效应使得线圈输出的感应电动势发生相应变化，最終实现将振动物体位移的变化通过线圈的感应电动势来指示，即实现微位移的被动式动态测量。该传感器具有非常高的探测灵敏度(可达到ητ)，精度可以达到微米级，成本低，使用温度范围广(-40 °(T80 0C),在エ业自动化、军事、医疗、生物等领域具有很广泛的应用前景。
以下结合附图
对本发明做进ー步详细的描述。图I是本发明的结构示意图I。图2是本发明的结构示意图2。图3本发明的电压输出与位移变化的响应曲线。图4是本发明的电压输出与空隙间隔g的变化响应曲线图。
具体实施例方式參见附图。本实施例包括永磁铁I、铁轭2、线圈3、可移动钢片4，铁轭2包括横杆21、直立支架22 ;永磁铁I安置在铁轭2的横杆21上方或下方,线圈3绕在铁轭2的横杆21上，将可移动钢片4固定在激振器上，置于铁轭2下方，激振器可以使可移动钢片4的位移发生变化。利用激光应变仪测量钢片的位移，并使用示波器测量感应线圈的输出电压5。保持钢片的振动频率不变，测量感应线圈的输出电压5与钢片位移的关系，其电压一位移曲线如图3所示。图3的横坐标是振幅，纵坐标是输出电压5，随着振幅的増加，输出电压5也线性增加。由图可知，该位移传感器具有很好的线性关系。保持可移动钢片4的振动幅度不变，测量感应线圈的输出电压5与钢片与传感器主体的空隙间隔g的关系，其电压一空隙间隔曲线如图4所示。图4的横坐标是空隙间隔g，纵坐标是输出电压5，随着空隙间隔g的増加，输出电压5减小。曲线A的振幅是3 · Ilum,曲线B的振幅是5. 50um,曲线C的振幅是8. 36um,曲线D的振幅是10. 64um,曲线E的振幅是12. 55um。 这种被动式微米级位移传感器具有结构设计简单、成本低、測量精度高、能耗小、环保、可实时动态测量等优点，这些优点使得它非常有利于在市场上推广应用。
权利要求
1.一种动态微米级被动式微位移传感器，其特征在于它包括永磁铁、铁轭、线圈，所述铁轭包括直立支架和横杆；永磁铁安置在铁轭的横杆上方或下方，线圈绕在铁轭的横杆上；永磁铁提供恒定磁场，永磁铁和铁轭构成的磁回路，使线圈产生感应电动势。
2.如权利要求I所述的一种动态微米级被动式微位移传感器，其特征在于所述铁轭有两个直立支架和一个横杆，且所述直立支架和横杆呈“门”形或“H”形。
全文摘要
本发明公开了一种动态微米级被动式微位移传感器,它包括永磁铁、铁轭、线圈，所述铁轭包括直立支架和横杆；永磁铁安置在铁轭的横杆上方或下方，线圈绕在铁轭的横杆上；永磁铁提供恒定磁场，永磁铁和铁轭构成的磁回路，使线圈产生感应电动势。该传感器具有非常高的探测灵敏度(可达到nT)，精度可以达到微米级，成本低，使用温度范围广(-400C~800C),在工业自动化、军事、医疗、生物等领域具有很广泛的应用前景。
文档编号G01B7/02GK102679858SQ20121014988
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者武峥, 田晓娟, 贾艳敏, 项智慧, 马柯 申请人:浙江师范大学