电感调频式智能数码位移传感器.pdf

摘要
申请专利号：	CN200410022895.5	申请日：	2004.02.16
公开号：	CN1560559A	公开日：	2005.01.05
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G01B 7/02变更事项:专利权人变更前:长沙金码高科技实业有限公司变更后:长沙金码测控科技股份有限公司变更事项:地址变更前:410013 湖南省长沙市银盆南路高科技园M0栋创业大厦变更后:410013 湖南省长沙市银盆南路高科技园M0栋创业大厦\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效\|\|\|公开
IPC分类号：	G01B7/02	主分类号：	G01B7/02
申请人：	长沙金码高科技实业有限公司;
发明人：	杨金喜; 刘克明
地址：	410013湖南省长沙市银盆南路高科技园M0栋创业大厦
优先权：
专利代理机构：	湖南兆弘专利事务所	代理人：	赵洪
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内容摘要

本发明涉及电感调频式智能数码位移传感器，包括密封壳体及壳体内设置的电感线圈、活动杆和数据处理电路，所述数据处理电路包括电容器、定时器、单片机芯片、串行储存器芯片、串行接口芯片等；所述活动杆插入电感线圈内，是可在电感线圈内作相对运动的导磁金属杆，所述电感线圈为电感量L能随活动杆的移动而变的金属线圈，其两端分别与数据处理电路相连接。本发明的优点是：测量结果与输出电缆长度无关，精度高、稳定性好，适合远距离传输；可直接输出位移量，直接显示传感器编号、技术参数及测量环境参数；传感器的编号、标定参数等记录被永久地存储在存储器芯片中，并可在每次测量时自动保存250次已测参数。

权利要求书

1、一种电感调频式智能数码位移传感器，其特征在于：它包括密封壳体(2)及密封
在壳体(2)内电感线圈(3)、活动杆(1)、数据处理电路；所述数据处理电路包括电
容器(4)、定时器(5)、单片机芯片(6)、串行储存器芯片(7)、串行接口芯片(8)
等；所述活动杆(1)插入电感线圈(3)内，它是可在电感线圈(3)内作相对运动的导
磁金属杆，所述电感线圈(3)为电感量L能随活动杆(1)的移动而改变的金属线圈，其
两端分别与数据处理电路相连接。
2、根据权利要求1所述的电感调频式智能数码位移传感器，其特征在于：电感线圈
(3)的两端与电容器(4)连接，再与定时器(5)的输入端并联；电容器(4)与电感
线圈(3)、定时器(5)组成一个振荡电路，通过单片机芯片(6)的I/O口向单片机芯
片(6)输出一个频率与电感量L成正比的方形波信号；定时电路(5)的输出端与单片机
芯片(6)的I/O接口连接相连，单片机芯片(6)的读/写接口SDA、SCL脚与串行存储器
芯片(7)的存取口相连接；单片机芯片(6)的RXD、TXD脚与串行接口芯片(8)的控制
口连接。
3、根据权利要求1或2所述的电感调频式智能数码位移传感器，其特征在于：所述单
片机芯片(6)采用MCS-51系列单片机芯片；所述串行储存器芯片(7)采用24C64电可写
只读存储器；所述串行接口芯片(8)为RS232。
4、根据权利要求1所述的电感调频式智能数码位移传感器，其特征在于：在密封壳
体(2)上设有包括两根信号线S1、S2和两根电源线P1、P2的电缆。

说明书

电感调频式智能数码位移传感器

技术领域：

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及电感式位移传感器的技术改进与
创新

背景技术：

电感式位移传感器是根据可导磁的活动杆件在线圈内产生相对运动是
线圈的电感与位移成一定比例关系而制作的一种位移传感器。由于其精度
高、稳定性好，在机械、水利水电、铁路、交通、建筑等领域均得到了广
泛应用，但现有的电感位移传感器具有如下缺点：1、传感器直接输出电感
L，而电感L与输出线长有关，二次仪表所测电感并非线圈电感的真实结果，
具有一定的测量误差；2、传感器输出的参数是线圈电感L，还需要根据标
定曲线换算才能得出位移量，因而测试速度慢，对测试人员的技术要求高；
3、当传感器被大量埋设在工程结构中所长期质量监控期间，当发生传感器
线头污损或断线而造成传感器编号丢失时，所测量的数据因无法确定其埋
设位置而成了无效数据。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种与电缆长度、周围环境等无关
的、能直接显示位移量的电感调频式位移传感器。

本发明采用的技术方案是：它包括密封壳体及壳体内设置的电感线圈、
活动杆和数据处理电路，所述数据处理电路包括电容器、定时器、单片机
芯片、串行储存器芯片、串行接口芯片等；所述活动杆插入电感线圈内，
是可在电感线圈内作相对运动的导磁金属杆，所述电感线圈为电感量L能随
活动杆的移动而改变的金属线圈，其两端分别与数据处理电路相连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过电容C和定时器将电感量L在传感器内转换为频率信号，
使得测量结果与输出电缆长度无关，提高了测量精度和长期稳定性，适合
作远距离传输；

2、经过单片机等的数值换算处理，传感器可直接输出位移量，直接显
示传感器编号及技术参数及测量环境参数等，免去了工人计算的麻烦；

3、传感器的编号、标定参数等记录被永久地存储在传感器的存储器芯
片中，并可在每次测量时自动保存250次已测参数，如测量时间、测点温度、
零点参数、位移值等。因此，即使传感器的传输线电缆断损，只要重新接
通又可从传感器中调出原始及历史测试数据并恢复新的测试。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例的结构原理框图；

图2为本发明实施例的电路原理图。

其中：

1、活动杆 2、密封壳体

2、线圈 4、电容器

5、定时器 6、单片机芯片

7、串行存储器芯片 8、串行接口芯片

具体实施方案：

如图1、2所示，本发明实施例的具体结构为：它包括密封壳体2及密封
在壳体2内的电感线圈3、活动杆1和设置在密封壳体外、与电感线圈3相连
的数据处理电路，所述数据处理电路包括电容器4、定时器5、单片机芯片6、
串行储存器芯片7、串行接口芯片8等；所述活动杆2插入电感线圈3内，是
可在电感线圈3内作相对运动的导磁的金属杆，电感线圈3为电感量L随活动
杆的移动而改变金属线圈，其两端分别与电容器4相连，再与定时电路的输
入端并联，定时电路的输出端再与单片机芯片6的I/O接口连接，单片机芯
片6的读/写接口SDA、SCL脚与串行存储器芯片7相连接，单片机芯片6的RXD、
TXD脚与串行接口芯片8连接；其中由电容器4与电感线圈3、定时器5组成一
个振荡电路，输出一个频率与电感量L成正比的方形波信号，该方形波信号
与单片机芯片6的I/O相连接，单片机芯片6通过一定程序计算该方形波信号
的频率，串行存储器芯片7以存取口与单片机芯片6的读/写接口相连接，接
收来自单片机的读/写指令，存储或调出数值信号，串行接口芯片8以控制
口与单片机芯6的串行接口相连接，接收来自单片机芯片6的读/写指令，通
过收发口外送串行信号或接收外来串行指令。

所述单片机芯片6采用MCS-51系列单片机芯片；所述串行储存器芯片7
是24C64电可写只读存储器；所述串行接口芯片8是RS232

本发明的工作原理是：定时电路5输出频率与电感量L成比例关系的方
形波信号并连接到单片机芯片的I/O口，MCS51系列单片机检测来自定时器
的方形波信号的频率进行一定的逻辑与数值计算，求出位移值；24C64电
可写只读存储器7以存取口与MCS51单片机芯片6的读/写口SDA、SCL脚相连
接，按照来自单片机芯片6的读/写指令，储存或调出数值信号，RS232型
串行接口芯片8以控制口与MCS51单片机芯片6的数据读写命令，实施数值
信号与串行信号的转换，并通过其收发口S1、S2外送串行信号或接受外来
串行指令。所述的电感调频式智能数码位移传感器还引出两根信号线S1、
S2与两根电源线P1、P2，其中P1与地线GND相连接，P2与各单元电路的电
源线V_CC。