一种微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器的制作方法

本发明属于一种位移传感器，具体涉及一种耐压微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器。

背景技术：

位移传感器是重型运载火箭伺服机构四余度伺服阀配套产品，用于重型运载伺服机构四余度伺服阀小位移测量及反馈。重型运载火箭伺服机构四余度伺服阀配套的位移传感器需具备行程短、安装位置空间狭小、耐强振动强冲击环境及耐压等要素，而以往使用的位移传感器具备的特征不能完全满足该要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器，该传感器具有双冗余、防扭转、高稳定性、耐压的优点。

实现本发明目的的技术方案：一种微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器，该传感器包括第一线圈组件、第二线圈组件、隔磁垫片、铁芯组件、套筒、壳体、引出线和端盖，壳体内安装有第一线圈组件、第二线圈组件和隔磁垫片，铁芯组件的一端套在第一线圈组件、第二线圈组件、隔磁垫片内部，隔磁垫片位于第一线圈组件与第二线圈组件之间，铁芯组件的另一端悬置在壳体外，套筒的一端套在铁芯组件与第一线圈组件、第二线圈组件、隔磁垫片之间，套筒的另一端悬置在壳体外，引出线的一端依次固定在第二线圈组件、隔磁垫片、第一线圈组件上，引出线的另一端穿出壳体。

所述的壳体的左端内嵌套有端盖，端盖中心开有圆孔，引出线从该圆孔内穿出。

所述第一线圈组件由第一线圈、第一骨架、第一线圈右短路环、第一线圈左短路环组成，第一线圈缠绕在第一骨架中间的环形槽内，第一线圈左短路环、第一线圈右短路环分别套在第一骨架的两端外侧，第一线圈右短路环上设有凸台。

所述的第二线圈组件由第二线圈、第二骨架、第二线圈右短路环、第二线圈左短路环组成，第二线圈缠绕在第二骨架中间的环形槽内，第二线圈左短路环、第二线圈右短路环分别套在第一骨架的两端外侧，第二线圈左短路环上开有凹槽，第一线圈右短路环的凸台插在该凹槽内；套筒压在第二线圈左短路环的右侧。

所述的第一线圈组件的第一线圈右短路环与第二线圈组件的第二线圈左短路环之间设有隔磁垫片。

所述的铁芯组件由第一铁芯、第二铁芯、导杆和拉杆组成，导杆的两端外分别套有第一铁芯、第二铁芯，第二铁芯的另一端内插有拉杆，拉杆的端部悬置在壳体外，第一铁芯套在第一骨架内，第二铁芯套在第二骨架内。

本发明的有益技术效果：本发明的耐压微小行程双冗余位移传感器通过设计两组线圈的串联结构实现了双冗余结构；通过隔磁垫片设计降低了两组串联线圈间的信号干扰；通过铁芯与导杆之间螺纹的拧入深度来调节两组串联线圈的零位，实现双冗余位移测量；通过线圈组件中短路环防扭转的结构设计减少了断线故障模式的发生概率；通过金属套筒与金属壳体之间进行束焊及在引出线端灌封GD414胶等措施提高了产品密封性和耐压性；位移传感器使用耐压金属作为壳体及承压件进行了设计，有效的提高了传感器的耐压及耐强振动强冲击的能力，这些措施都有效的提高了产品性能和可靠性。

为满足位移传感器的双冗余、小行程要求，将位移传感器的线圈组件设计 为两个线圈组件的串联方式，并在有限的径向安装尺寸下，设计了微小行程。具体实现方式为：在满足位移传感器线性度的前提下，将单个绕线窗口设计为13mm(以往传感器的绕线窗口一般为60～200mm)，将传统长径比缩短为0.45(以往传感器的长径比一般为1.35～20)，最终实现了±1mm的微小行程，使位移传感器既实现了双冗余的功能，又满足小行程的要求。

通过在两串联线圈组件间设计了一个隔磁垫片，可以有效的降低两路线圈间的电磁干扰。

为满足位移传感器在高压油的环境下可以正常工作，设计了独有的金属套筒：通过套筒右端部与壳体进行焊接，满足了位移传感器的密封及耐压性能。

该位移传感器结构小巧紧凑，性能稳定，外壳及承压件采用了耐压金属，能适应强振动、大冲击等严酷环境条件，具有较高的承油压能力(承受25MPa油压)。

在有限的空间里，为避免两个串联线圈组件之间的相对转动而导致某一小截面安装线出现断线故障，设计了短路环的防扭转结构，防止两串联线圈组件出现相对运动，提高了电气连接性。

通过合理的零位调节技术：调节导杆与铁芯之间螺纹的拧入深度，使得两串联线圈组件的零位重合，从而实现位移传感器双冗余的位移测量。

附图说明

图1为本发明所提供的一种微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器的结构示意图；

图2为双冗余位移传感器防扭转结构示意图；

图3双冗余位移传感器零位调节结构示意图。

图中：

1-引出线，2-壳体，

3-第一线圈组件，301.第一线圈，302.第一骨架，303.第一线圈右短路环，304.第一线圈左短路环，305.凸台，

4-第二线圈组件，401-第二线圈，402.第二骨架，403.第二线圈右短路环，404.第二线圈左短路环，

5-套筒，

6-铁芯组件，601-第一铁芯，602-导杆，603-第二铁芯，604-拉杆，

7-隔磁垫片，8.端盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种微小行程两冗余防扭转LVDT位移传感器，该传感器包括第一线圈组件3、第二线圈组件4、隔磁垫片7、铁芯组件6、套筒5、壳体2、引出线1和端盖8。

圆柱形壳体2内安装有第一线圈组件3、第二线圈组件4和隔磁垫片7，铁芯组件6的一端套在第一线圈组件3和第二线圈组件4内部，铁芯组件6的另一端悬置在壳体2外，套筒5的一端套在铁芯组件6与第一线圈组件3、第二线圈组件4、隔磁垫片7之间，套筒5的另一端悬置在壳体2外。壳体2的左端内嵌套有端盖8，端盖8中心开有圆孔。

第一线圈组件3、第二线圈组件4和隔磁垫片7整体均呈圆筒状，铁芯组件6整体呈圆柱形。

第一线圈组件3由第一线圈301、第一骨架302、第一线圈右短路环303、第一线圈左短路环304组成，第一线圈301缠绕在第一骨架302中间的环形槽内，第一线圈左短路环304、第一线圈右短路环303分别套在第一骨架302的两 端外侧，第一线圈右短路环303上设有凸台305。

第二线圈组件4由第二线圈401、第二骨架402、第二线圈右短路环403、第二线圈左短路环404组成，第二线圈401缠绕在第二骨架402中间的环形槽内，第二线圈左短路环404、第二线圈右短路环403分别套在第一骨架402的两端外侧，第二线圈左短路环404上开有凹槽，第一线圈右短路环303的凸台305插在该凹槽内。套筒5压在第二线圈左短路环404的右侧。

第一线圈组件3的第一线圈右短路环303与第二线圈组件4的第二线圈左短路环404之间设有隔磁垫片7，隔磁垫片7的内径与第二骨架402和第二骨架402的内径相同。隔磁垫片7的作用是隔离左右两个磁场回路，防止双冗余位移传感器的第一线圈组件3、第二线圈组件4两路串联信号间发生磁路干扰，使第一线圈组件3、第二线圈组件4彼此间的线圈磁场形成回路而互不干扰。

第一线圈组件3、隔磁垫片7、第二线圈组件4间分别用铁锚204胶进行胶固，将第二线圈组件4的四根引出线用铁锚204胶依次固定在第二线圈组件4的第二线圈左短路环404、隔磁垫片7、第一线圈组件3的第一线圈右短路环303的引线槽中，并与第一线圈组件3的四根引出线，共八根引出线再固定于第一线圈组件3的第一线圈左短路环304的引线槽中，最后从壳体2内的端盖8的中心圆孔中穿出。

如图2所示，为防止第一线圈组件3、第二线圈组件4结构之间存在相对转动而破坏引出线，在两线圈组件之间增加了防扭转设计：图2中第一线圈组件3的第一线圈右短路环303右侧设有一个凸台305，与第二线圈组件4的第二线圈左短路环404的凹槽彼此对应，一旦卡住就不会出现相对运动，从而实现防断线措施，中间垫有隔磁垫片7，最后涂铁锚204胶固。

为适应高温环境，第一骨架302和第二骨架402均为非金属材料，承压能 力较差，因此设计了金属套筒5安装在非金属骨架内壁起承压作用，并采取两个措施：把套筒5与壳体2连接处B处进行激光焊接，以及引出线端灌封GD414处A处起到了密封作用。其中壳体2采用耐压金属进行设计，来满足该传感器在恶劣工作环境下的耐强振动强冲击的要求。

如图3所示，铁芯组件6由第一铁芯601、第二铁芯603、导杆602和拉杆604组成。导杆602的两端外分别套有第一铁芯601、第二铁芯603，且导杆602与第一铁芯601、第二铁芯603之间均焊接；第二铁芯603的另一端内插有拉杆604、且两者之间焊接，拉杆604的端部悬置在壳体2外。第一铁芯601套在第一骨架302内，第二铁芯603套在第二骨架202内。第一铁芯601和第二铁芯603经导杆601进行螺纹连接，通过改变导杆602与第二铁芯603之间的螺纹拧入深度来调节两个铁芯位置，使得第一线圈组件3、第二线圈组件4的零位重合。具体实现方法如下：先通过试装找到第一铁芯601的零位，拧紧与导杆602的螺纹后加铁锚204进行固定；然后再通过第二铁芯603与导杆602的螺纹调节，找到其零位，再用铁锚204进行胶固，从而实现传感器的双余度零位调节。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。