专利名称：一种位移传感器的制作方法
一种位移传感器
技术领域：
本发明总体上涉及一种磁致伸缩位移传感器，更具体地涉及利用软磁磁芯，电路板实现信号藕合与电路板线圈布局增加电感，减小体积，降低电磁干扰(EMI)的发射和抑制噪音及相关效应的装置和方法。
背景技术：
目前利用磁致伸缩材料的威德曼(Wiedeman)效应和威拉里(Villary)效应实现绝对位移测量的磁致伸缩位移传感器在机械，建筑，机床等行业广泛应用。磁致伸缩位移传感器具有闻精度、闻响应、低迟滞、闻可罪性、非接触、寿命长、稳定性闻、安装方便等优点，无须重新标定，无须定期维护。 磁致伸缩位移传感器工作时，电子信号和处理系统发给磁致波导钢丝激励脉冲电流，该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝的旋转磁场。位置磁铁也产生一个固定的磁场。根据Widemanm效应，金属随其瞬间变形产生波导扭曲，使波导钢丝产生磁致弹性伸缩，即形成一个磁致旋转波。磁致旋转波的传播速度恒定。旋转波沿着波导钢丝以一定的速度向两边传播。当它传到波导钢丝一端的波检测器时被转换成电信号，通过测量磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。这样，当俩部件产生相对运动，通过磁致旋转波位移传感器就可以确定被测部件的位置和速度。综上所述磁致伸缩位移传感器依赖的是电磁信号的反馈获取测量信息的电子元器件。上述测量方案不可避免的会受到空间磁场和电磁信号的影响而产生不期望的电磁干扰和噪音，影响测量精度与准度以及工作稳定性；而目前一般采用的磁致材料也存在量重，体积大等缺陷。空间磁场与电磁信号可源自传感器的外部与内部。对于传感器外部空间磁场和电磁信号的电磁干扰，可以用屏蔽等技术解决。但对于源自传感器内部的电磁干扰和噪音需找出一种有效的方案解决。因此希望提供一种降低磁致伸缩传感器内部电磁干扰和噪音又不增加传感器重量，成本，大小的系统和方法。本发明的其他期望特征和特性将在结合附图以及前面的技术领域和背景技术的情况下，从后面的详细描述以及所附权利要求中变得显而易见。
发明内容本发明目的是提供一种磁致伸缩传感器，其利用软磁磁芯，电路板和电路板线圈布局方法，降低电磁干扰和噪音，提高测量稳定性。根据本发明，提供一种磁致伸缩传感器，包括一磁芯，所述磁芯由铁氧体或其他磁致伸缩材料制成；一电路板，所述电路板与磁芯铆合，所述电路板为一层或多层；线圈，所述线圈附着电路板。根据本发明的一实施例，所述磁芯为E型，F型，H型，『型，』型，型，放置于电路板对应的铆合槽中。
根据本发明的一实施例，所述电路板有与磁芯形状相对应的铆合槽，I禹合磁场信号，或实现电感串联或并联。根据本发明的一实施例，所述线圈，呈水平矩形状态附着电路板，单圈或多圈围绕软磁芯。所述电路板包括至少第一层，线圈围绕软磁芯水平矩形状态附着该层电路板正面，所述线圈围绕软磁芯水平矩形状态附着该层电路板反面，且与正面逆向环绕。所述电路板包括至少第二层，所述第二层板线圈与所述第一层线圈绕向逆向。所述电路板也可包括至少第三层，所述第三层板线圈与所述第二层线圈绕向逆向。所述电路板也可包括多层，所述多层相邻层之间线圈绕向逆向。
与现有技术相比较，采用本发明之技术方案，使用软磁做磁致伸缩位移传感器的磁芯，有效引导和利用磁力线，减小装置体积，重量，降低漏磁通；本发明采用特定形状软磁芯，结构稳定，不易脱落；本发明逆向绕线的单层或不同板层间的分开绕线，可以消除或降低内部电磁干扰和噪音，减小测量误差，提高测量精准度；本发明可根据不同需求的电感量，通过计算改变线圈的环绕圈数达成需求。
下文中将结合下面的附图来描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中图I本发明第一实施例的主视2本发明第一实施例的附视3本发明第一实施例的仰视4本发明第二实施例的共模干扰5本发明第二实施例的剖面图
具体实施方式结合本发明的内容提供一下实施例本发明的磁致伸缩传感器(以下简称传感器)实施一例如图I所示，主要包括磁
芯1，电路板2，线圈3。在本实施例中磁芯I为E形软磁，可与电路板2紧密铆合，再以胶质
粘着，加固铆合，形成有效磁场。线圈3呈水平矩形状平均分布在电路板上，环绕在磁芯I
周围。对有不同需求的电感，通过增加或减少线圈的绕线匝数来改变电感量。单匝矩形线
圈的电感量计算公式如下所示
r U0 , 2ab ., lab ,, , ,. a +d rrrl
L = — aln-+ Mn--2(a + b-d) +- \H\
π r(a + b) r(a + b)4
其中L :矩形电感的电感；
a,b :矩形线圈的长和宽； r :线圈导线的半径；
UO :真空中的磁导率，UO = 431 10-7[H/m]；
d=Va2+62该公式应用的条件是a >> r ;b >> r ;图2接头5与图3接头6连接实现串联，图2接头5和接头6与图3接头5和接头6连接实现并联。图2俯视图2为TOPS层板中的线圈3从接头5开始按顺时针方向，水平矩形平均分布在电路板上，达到接头6，连接到其他�？椋煌�3仰视图为bottom板层中的线圈3从接头5开始按逆时针方向，水平矩形平均分布在电路板上，达到接头6，连接到其他�？�。如图4所示逆向的绕线有效抑制共模干扰。结合本发明的内容提供另一实施例本发明的磁致伸缩传感器(以下简称传感器)实施一例如图5所示，该实施例中有软磁芯I ;多层电路板Layerl, layer2 ;线圈3 ;电路板Layerl上线圈3a, 3b, 3c, 3d ;3a呈 顺时针方向绕制，3b呈逆时针方向绕制，3c呈顺时针方向绕制，3d呈逆时针方向绕制，软磁芯放置于中空铆合部位，形成一整体单元装置，如此形成互相干扰的磁路，从而达到降低磁场干扰的效果。
权利要求
1.一种磁致伸缩位移传感器，其特征在于，包括 磁芯，所述磁芯可为铁氧体或其他磁致伸缩材料制成； 电路板，所述电路板与磁芯铆合； 线圈，所述线圈附着电路板。
2.如权利要求I所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，磁芯置于电路板铆合槽中。
3.如权利要求2所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，磁芯为E型，F型，H型，『型，』型，型等。
4.如权利要求I所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，所述电路板包括 铆合槽，与磁芯形状对应，固定磁芯； 线圈，呈水平矩形状态附着电路板，围绕软磁芯。
5.如权利要求4所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，所述电路板包括至少一个单层板。
6.如权利要求5所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，所述电路板包括至少一个单层板，线圈围绕软磁芯呈水平矩形状态附着电路板，正反绕线方向面逆向。
7.如权利要求4所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，所述电路板包括至少俩层或俩层以上电路板。
8.如权利要求7所述的磁致伸缩传感器，其特征在于，所述电路板包括至少俩层或俩层以上电路板，线圈围绕软磁芯呈水平矩形状态附着电路板，邻板绕线方向逆向。
全文摘要
本发明揭露了一种磁致伸缩位移传感器，该传感器至少包括软磁芯；电路板；围绕软磁芯的线圈。软磁芯与电路板通过对应形状铆合，附着于电路板上的线圈呈水平矩形状环绕于软磁芯周围，形成电感。线圈通过在电路板不同层间分开绕线，且相邻板层间逆向绕线达到降低电磁干扰的效果。
文档编号G01B7/02GK102840821SQ20111017358
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者张伟, 张磊 申请人:上海雷尼威尔测量技术有限公司
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