高灵敏电感式力位移传感器.pdf

本发明属于电感式力-位移传感器。
    在机械制造工业的自动化生产中，为了保证加工质量，要对加工中的模具、刀具的破损状况及机床的故障等进行实时监测，一般采用传感器作为信号采集元件。

    西德Brankamp过程控制自动化公司生产的传感器如图1所示。由引出线（1）、芯棒（2）、螺母（3）、销钉（4）、压敏元件（5）、弹性外套（6）所组成。将此传感器装入被测物体（7）内部后随着被测物体作用于传感器上的力的变化，压敏元件输出的电信号也随之变化，该信号经过放大后，即可作为监测的依据。如被测物体的工作状况有变化，则即可从输出信号的变化中得到反映。但这种传感器由于采用压敏元件作为信号提取元件。压敏元件的温度稳定性较差，所以在使用中抗温度的干扰能力就较差。如果将作为信号提取元件的压敏元件改用电感元件，则其温度稳定性就较好，可以提高抗温度干扰的能力，但因一般的电感传感器其灵敏度较低，需要较大的位移才能反映出信号的变化，不能满足实时监控的要求，且一般电感传感器中线圈所用的铜线温度电阻系数较大，当测量时如有温度变化，则也会影响测量精度。

    本发明的目的是研制一种灵敏度高，抗温度干扰能力强的力-位移传感器。

    本发明的构成是在一个扁平形状的线圈中间插入磁芯，组成一个电感元件，再将该电感元件装入一带螺纹的芯棒的开口端，带有电感元件的芯棒再安装在一弹性外套上，形成一个电感传感器。为降低电感元件导线的温度电阻系数，导线采用特殊的银基合金，其成分为：

    锰    8～11%    铝    0.1～1.0%    其余为银。

    为提高电感元件测量时地灵敏度，在线圈中插入镍锌铁氧体磁芯，该磁芯的成分为：

    镍    1～2%    氧化锌    5～7%    稀土    0.01～0.09%    其余为三氧化二铁，由粉末冶金制成。

    说明附图如下：

    图1为西德K.Brankamp公司的传感器图。

    图2为本发明传感器总成图。

    图3为本发明传感器的电感线圈图。

    图4为本发明传感器的磁芯图。

    图5为本发明传感器的芯棒图。

    图6为本发明传感器的弹性外套图。

    结合附图说明实施例如下：

    本发明传感器（见附图2）由引出线（8）、芯棒（9）、弹性外套（10）、螺母（11）、销钉（12）、电感线圈（13）、磁芯（14）所组成。电感线圈（13）为一扁平形线圈（见附图3），芯棒（9）（见附图5）的一端有螺纹，另一端为一开口的锥形体，弹性外套（见附图6）的一端有一弹性的开口叉，另一端为带凸台的中孔圆柱。将磁芯（14）（附图4）插入线圈（13）的中间组成一电感元件，再将该电感元件装入芯棒（9）的开口锥形体内。然后将带有电感元件的芯棒螺纹端串入弹性外套（10）的孔中，因芯棒（9）的螺纹端有一槽（15），销钉（12）可通过孔（16）进入槽（15）中，所以当旋转螺母（11）时，芯棒（9）即向螺母方向拉紧，直至芯棒（9）的锥形端与弹性外套（10）叉形开口相接触。即组成电感传感器。

    测量时，在被测物件上开一与弹性外套（10）叉形开口端直经相同的孔，将本发明传感器插入孔中，旋转螺母（11），由于芯棒（9）向螺母方向拉紧而使弹性外套叉形开口处张开，从而使传感器紧紧接触被测物体的孔壁，当被测物体施加在弹性外套（10）上的力变化时，弹性外套（9）的叉形开口即产生位移，从而由电感元件测得，而输出信号，该信号经放大后即可做为监测信号。

    本发明的传感器由于采用扁平形状线圈和加入磁芯，所以测量灵敏度高，又由于采用了银锰合金作为电感线圈的导线，所以抗温度干扰能力强，可以满足机械制造自动生产线上的实时监测的要求。