一種LVDT式位移傳感器的制作方法

本實用新型涉及位移傳感器技術領域，尤其涉及一種LVDT式位移傳感器。

背景技術：

汽車零部件如汽車剎車盤、剎車片等，在出廠前都要進行厚度、孔徑、跳動的測量，通常由多根LVDT式位移傳感器進行綜合測量，對應的測量結果輸入至上位機，上位機再對測量數據進行分析統計，從而達到對生產產品質量綜合管控的目的。

現有技術中的LVDT式位移傳感器的結構一般由外管，內管，線圈，前后端蓋，電路板，屏蔽層，鐵芯，測桿，出線等部分構成，傳感器線圈是由一個初級線圈和兩組次級線圈組成。例如，公告號為CN202814325U的實用新型專利，該專利公開了一種位移傳感器，通過差動變壓器原理，電路PCB板在初線線圈提供一個激勵交流信號，當測桿連動著鐵芯在內管中移動時，在兩組次級線圈產生差減信號,由PCB板進行信號處理，使輸出標準電信號0-5V或4-20mA。

現有的LVDT式位移傳感器有以下缺點：1、在位移測量行程10-100mm范圍時，傳感器設計一般是將骨架設計成多段格子（或虛擬格子），然后在不同格子中將繞線圈數數據按照遞增或遞減方式進行繞制，由于格子多，繞線難度大、繞線時間長、且成本高，兩組次級線圈很難設計成電氣對稱，由于傳感器的兩組次級不對稱，使得傳感器的檢測性能不好；2、傳感器內部集成PCB板的結構一般采用出線端盲孔，在實際測量時中，過量程時測量桿會撞擊后端蓋，造成測量桿的損壞。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型提出一種LVDT式位移傳感器，該傳感器檢測性能好且使用方便。

本實用新型采用的技術方案是，設計一種LVDT式位移傳感器，包括：外管、同軸安裝在外管內的內管、套在內管上的線圈組、活動設于內管中的測量桿、設于外管一端的電纜線、設于外管內分別與線圈組和電纜線連接的電路板，測量桿由首尾相連的鐵芯和測桿構成，測桿的一端伸出外管。線圈組包括：套在內管外壁上的初級線圈、軸向并排套在初級線圈外壁上的第一次級線圈和第二次級線圈，第一次級線圈和第二次級線圈上相鄰的端面貼合并位于初級線圈的中間位置，第一次級線圈與第二次級線圈的長度均為初級線圈的1／2。

優選的，外管兩端分別設有前端蓋和后端蓋，內管的兩端分別延伸至前端蓋和后端蓋的外端面上，且內管兩端均為通孔。

優選的，電路板位于外管和內管之間的位置。

優選的，內管和初級線圈之間設有一圈初級絕緣層，第一次級線圈和第二次級線圈的外壁上設有一圈次級絕緣層。

優選的，次級絕緣層的外壁上還設有一圈屏蔽層。

優選的，電纜線穿過后端蓋伸出外管，后端蓋的內端面焊有金屬片，電纜線的屏蔽層焊接至金屬片上。

優選的，內管上還套有前擋板和后擋板，前擋板和后擋板上相對的端面均設有聚酯薄膜墊片，初級線圈、第一次級線圈、第二次級線圈、初級絕緣層、次級絕緣層及屏蔽層均安裝在所述聚酯薄膜墊片之間。

本實用新型的兩個次級線圈分布在初級線圈的外層，且兩個次級線圈的長度均為初級線圈的一半，在結構和電氣均對稱，線性度好，溫度穩定性高。較優的，本實用新型中內管的長度加長，從外管的前端蓋一直延伸到后端蓋，由于內管兩端均為通孔，當測量桿跟隨被測物體移動的位移超過量程時，測量桿不會被撞擊，延長傳感器的使用壽命，測量桿還可以自由選擇任一端作為插入方向，使用起來很方便。進一步優化的，PCB板電路防止在內管和外管之間，具有較好的防電磁干擾性能。

附圖說明

下面結合實施例和附圖對本實用新型進行詳細說明，其中：

圖1是本實用新型的立體示意圖；

圖2是本實用新型的正面示意圖；

圖3是圖2的A-A剖面示意圖；

圖4是本實用新型的拆分示意圖；

圖5是本實用新型前端蓋的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1至3所示，本實用新型提出的LVDT式位移傳感器，包括：外管1、內管2、線圈組、測量桿、電纜線3及電路板4。其中，外管1和內管2均為內部中空的管體，內管2同軸安裝在外管1內，線圈組套在內管2的外圈上，測量桿活動設于內管2中，電路板4設于外管1內并與線圈組連接，電纜線3穿過外管1的一端伸入到外管1內與電路板4連接。

如圖3、4所示，測量桿由首尾相連的鐵芯5和測桿6構成，鐵芯5位于內管2中套有線圈組的位置，測桿6的一端與鐵芯5的端部連接、另一端伸出外管1。線圈組包括：套在內管2外壁上的初級線圈7、軸向并排貼合套在初級線圈7外壁上的第一次級線圈8和第二次級線圈9，初級線圈7繞線均勻，產生的感應磁場也比較均勻。第一次級線圈8和第二次級線圈9上相鄰的端面貼合并位于初級線圈7的中間位置，而且第一次級線圈8與第二次級線圈9的長度均為初級線圈7的1／2。第一次級線圈8和第二次級線圈9均分套在初級線圈7上，加工時繞線簡單，結構對稱、電氣對稱，傳感器的線性度好，并且溫度穩定性高，實際測量中檢測的更準確。

較優的，如圖3、4所示，外管1的兩端分別設有前端蓋10和后端蓋11，前端蓋10和后端蓋11上均設有與內管2直徑相匹配的安裝孔，內管2的兩端分別延伸至前端蓋10和后端蓋11的安裝孔內，前端蓋10和后端蓋11均為不銹鋼材料，內管2通過激光焊接固定在前端蓋10和后端蓋11上。后端蓋11上設有出線孔，出線孔中套有出線保護管12，電纜線3穿過出線保護管12進入外管1中，外管1中還設有束縛電纜線3的尼龍掙帶13。較優的，電路板4位于外管1和內管2之間的位置，具有較好的防電磁干擾性能，同時，內管2的兩端為通孔，使用時測量桿可從傳感器的任一端插入內管2中，并且當測量桿跟隨被測物體移動的位移超過量程時，由于端部沒有端蓋等物體的阻擋，測量桿不會發生碰撞，傳感器的使用壽命更長。

更優的，如圖3所示，內管2和初級線圈7之間設有一圈初級絕緣層14，初級絕緣層14采用3M絕緣膠帶，第一次級線圈8和第二次級線圈9的外壁上設有一圈次級絕緣層15，防止傳感器在使用時發生漏電等情況，保證傳感器使用時安全穩定。進一步的，次級絕緣層15的外壁上還設有一圈屏蔽層16，防止線圈組使用時受到電磁干擾。內管2上固定套有前擋板17和后擋板18，前擋板17和后擋板18上相對的端面均設有聚酯薄膜墊片19，初級線圈7、第一次級線圈8、第二次級線圈9、初級絕緣層14、次級絕緣層15及屏蔽層16均安裝在兩個聚酯薄膜墊片19之間，聚酯薄膜墊片19具有耐高溫、耐摩擦等多種特性。

再進一步的，如圖4、5所示，電纜線3穿過后端蓋11伸出外管，后端蓋11的內端面焊有金屬片20，電纜線3的屏蔽層焊接至金屬片20上，金屬片20的作用一方面使外管1通過金屬片20直接相接到電纜線3的屏蔽層，增加了傳感器的抗電磁干擾性能，另一方面通過焊接的連接方式增加了電纜線3的抗拉強度。

上述LVDT式位移傳感器的工作原理大致如下，如圖2、3所示，測桿6在外部部件帶動下移動，鐵芯5在測桿6的帶動下在線圈組內移動，改變初級線圈7與兩個次級線圈之間的互感量，兩個次級線圈產生的感應電動勢變化，這樣，由于兩個次級線圈電壓極性相反，鐵芯5的位移量就變成了兩個次級線圈的實時差動電壓信號從線纜輸出。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。