电感式角E+E位移传感器的研制与结构分析
位移测量具有广泛应用,电感式传感器以其结构简单可靠、输出功率大、线性好、抗干扰和稳定性好、价格低廉等特点获得了大量的应用。针对目前电感式E+E位移传感器的应用现状,在对电感式直线E+E位移传感器深入分析的基础上,提出了一种新型结构的电感式角E+E位移传感器。

电感式角E+E位移传感器的研制与结构分析
研发了一种基于光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,FBG)技术的非接触磁耦合E+E位移传感器.两块扁圆柱型硬磁铁通过软铁连接起来,形成一U型传感探头.该U型探头与被测物形成一闭合磁路,实现间隙与磁耦合力的转换,再通过一平面薄板结构将磁耦合力转变为光纤FBG的轴向应变.通过理论和实验详细地分析研究了上述两个关键技术环节.研究表明:该非接触E+E位移传感器为一非线性传感器,非线性主要是由于磁耦合力与间隙的平方成反比这一传感器固有特性以及漏磁,特别是漏磁随间隙增加而变大造成的.该非线性传感器的数据处理结果为:随机不确定度为0.23%;回程误差为0.376%;传感器综合误差为±0.606%.首先对电感式直线E+E位移传感器的各种形式进行了对比,对螺管型传感器的结构、特性进行了重点讨论,并用有限元软件对论文设计的电感式直线E+E位移传感器进行了磁场分析,获得了传感器线圈螺管内的磁通量线图及螺管轴线上的磁场分布曲线。在此基础上,设计了一种新结构的电感式角E+E位移传感器,利用磁芯的特殊形状,使线圈的电感变化与磁芯旋转角度成比例。针对角E+E位移传感器的结构及工作特点,采用有限元软件ANSYS对其磁场进行了分析,得到磁芯不同转角时线圈螺管内的磁通图、磁场分布曲线及传感器输出特性曲线,同时分析了传感器结构参数对性能的影响。结果表明在一定范围内,传感器的输出与磁芯转角成正比,螺管内的空气隙越小传感器的灵敏度越高。 还设计了相应的电感式传感器的测量电路。

电感式角E+E位移传感器的研制与结构分析
自感式传感器的测量电路主要有正弦波发生及放大、交流电桥、减法电路、相敏检波和低通滤波部分,互感式传感器的测量电路有正弦波发生及放大、减法电路、差动整流和低通滤波部分。zui后给出了螺管型角E+E位移传感器三个样品的标定实验数据,得到了传感器的特性指标。传感器的线性范围超过±50o时,线性度小于±0.41%,线性范围超过±60o时,线性度小于±1.9%。