本發(fā)明關(guān)于主要用于轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象轉(zhuǎn)速前置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)定的電感式轉(zhuǎn)速測(cè)量探頭，特別是測(cè)量范圍為30r/min～3000r/min轉(zhuǎn)速，且探頭本體感應(yīng)面與銜鐵感應(yīng)面最大間距為4mm左右，可在有一定中子輻射強(qiáng)度的環(huán)境中使用的非芯片型探頭。

背景技術(shù)：

電感式傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、分辨率高、對(duì)環(huán)境要求不高、輸出功率較大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，常用于測(cè)量位移、壓力、流量、振動(dòng)等非電量，可實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)生產(chǎn)的檢測(cè)環(huán)節(jié)中。但存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量，其靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約；傳感器自身頻率響應(yīng)低，不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器總的來(lái)說(shuō)分為三大類，一是利用自感原理的自感式傳感器，二是根據(jù)互感原理的差動(dòng)變壓器式傳感器，三是利用渦流原理的電渦流式傳感器。電感式轉(zhuǎn)速傳感的原理與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的原理差不多。都是通過(guò)線圈、鐵芯、磁鐵構(gòu)成，或直接集成為磁敏轉(zhuǎn)速測(cè)量芯片。都是采用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)測(cè)速的。把被測(cè)的機(jī)械量，如位移、壓力等轉(zhuǎn)換為電感或電壓信號(hào)。它的敏感部分就是具有可變磁感應(yīng)強(qiáng)度的電感器件。為做到測(cè)量功能，大都采用變氣隙式結(jié)構(gòu)，將氣隙作為工作變量，通過(guò)工作氣隙變化，引起磁路的磁阻發(fā)生變化，從而使電感器件的電感發(fā)生變化，所以它們均屬于變磁阻式（或稱變隙式）傳感器。

現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)內(nèi)已有許多產(chǎn)品，但它主要采用芯片型、發(fā)電機(jī)原理型（切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)）或變壓器原理型。芯片型傳感器的測(cè)量探頭，一般不考慮中子輻射的影響，應(yīng)用在中子輻射的環(huán)境中很困難。采用芯片型轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭如集成信號(hào)調(diào)理電路和△-Σ型AD轉(zhuǎn)換器，還有磁敏電阻作感應(yīng)元件，不適宜中子輻射較嚴(yán)重的地方。而后兩種類型，輸出頻率和輸出的電壓模擬量幅值均受轉(zhuǎn)速影響，有的產(chǎn)品為提高產(chǎn)品靈敏性，工作氣隙設(shè)計(jì)得較小，會(huì)因轉(zhuǎn)動(dòng)軸的較大振動(dòng)引起轉(zhuǎn)動(dòng)體感應(yīng)面與探頭本體感應(yīng)面相互接觸。而本發(fā)明探頭，雖仍屬變隙式電感傳感器，但它只取氣隙無(wú)窮大和定距離兩種狀態(tài)，被測(cè)轉(zhuǎn)速只影響本體和銜鐵會(huì)面次數(shù)，即轉(zhuǎn)速只影響頻率。而本體和銜鐵之間每次等距離的會(huì)面不會(huì)影響本體最大電感量的大小，轉(zhuǎn)速大小只影響最大電感量存在的時(shí)間長(zhǎng)短，且該探頭能承受較嚴(yán)重的中子輻射，并且，測(cè)試距離可達(dá)4mm左右，目前在國(guó)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)類似產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處。提供一種無(wú)磨損失效，具有壽命長(zhǎng)，能承受較嚴(yán)重中子輻射、遠(yuǎn)距傳輸?shù)姆切酒碗姼惺睫D(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到。一種非芯片型電感式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭，包括一個(gè)軟磁材料作成的門形鐵芯12及其銜鐵組合5，外端面被作為探頭本體的感應(yīng)端面4的外殼和置于金屬圓形外殼2內(nèi)，并被填充物固定的敏感組件，其特征在于：門形鐵芯12鐵芯腳套入兩個(gè)非圓形柱狀螺管線圈組件11，線圈組件11圓銅漆包線呈螺旋狀繞于非圓形的柱狀空心絕緣骨架14的窗口中，線圈外圍裝有含鉛金屬的防輻射屏蔽層10和耐輻照的聚砜類填充物形成獨(dú)立的敏感組件；構(gòu)成電感串連的兩線圈的兩條引線7焊接于電連接器插座1的1腳和2腳,插座1的第3腳懸空，敏感組件的鐵芯端面緊貼外殼2內(nèi)端面，在測(cè)試中，測(cè)感應(yīng)端面4與銜鐵組合5的銜鐵上表面6相互會(huì)面的次數(shù)即被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)，也即轉(zhuǎn)數(shù)。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下效果：

1.本發(fā)明測(cè)感應(yīng)端面4與銜鐵組合5的銜鐵上表面6相互會(huì)面的次能測(cè)試(30～3000)r/min轉(zhuǎn)速內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)體感應(yīng)面與探頭本體感應(yīng)面距離可達(dá)4mm左右,這樣，就不會(huì)因轉(zhuǎn)動(dòng)軸的較大振動(dòng)引起轉(zhuǎn)動(dòng)體感應(yīng)面與探頭本體感應(yīng)面相互接觸；

2.探頭內(nèi)無(wú)芯片類元器件，能經(jīng)受較強(qiáng)中子等射線的輻照。軟磁材料做成的長(zhǎng)方形銜鐵16，可提高銜鐵16與探頭本體3會(huì)面時(shí)的分辨率。本發(fā)明探頭被測(cè)轉(zhuǎn)速只影響探頭本體和銜鐵會(huì)面次數(shù)，即轉(zhuǎn)速只影響頻率。而探頭本體和銜鐵之間每次等距離的會(huì)面不會(huì)影響探頭本體最大電感量的大小，轉(zhuǎn)速大小只影響最大電感量存在的時(shí)間長(zhǎng)短。且該探頭能承受較嚴(yán)重的中子輻射；

3.線圈外圍裝有含鉛金屬的屏蔽層和耐輻照的聚砜類填充物，因此線圈能經(jīng)受較強(qiáng)中子等射線的輻照。聚砜類耐輻射填料9可減小γ及中子等射線對(duì)敏感組件等的傷害并加強(qiáng)敏感組件固定位置的牢固性；

4. 本探頭信號(hào)可不失真地遠(yuǎn)距傳輸。本發(fā)明線圈組件11圓銅漆包線呈螺旋狀繞于非圓形的柱狀空心絕緣骨架14的窗口中，在將探頭接入雙股屏蔽絞線的電纜100m長(zhǎng)，不會(huì)引起探頭本體電感的明顯變化，保證了遠(yuǎn)距傳輸?shù)牟皇д妫?/p>

5.壽命長(zhǎng)。本發(fā)明線圈組件11圓銅漆包線呈螺旋狀繞于非圓形的柱狀空心絕緣骨架14的窗口中，線圈外圍裝有含鉛金屬的防輻射屏蔽層10和耐輻照的聚砜類填充物形成獨(dú)立的敏感組件；構(gòu)成電感串連的兩線圈的兩條引線7焊接于電連接器插座1的1腳和2腳,插座1的第3腳懸空，敏感組件的鐵芯端面緊貼外殼2內(nèi)端面，屬無(wú)接觸式工作類產(chǎn)品，無(wú)磨損失效。

本發(fā)明采用非芯片型電感式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭規(guī)避了其他一些探頭的弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可在有一定中子輻射強(qiáng)度的環(huán)境中使用的非芯片型電感式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明非芯片型電感式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭的外形示意圖。

圖2是圖1的構(gòu)造剖視圖。

圖3是圖2敏感組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是圖2線圈組件構(gòu)造示意圖。

圖5是圖2鐵芯12的剖視圖。

圖6是本發(fā)明的基本原理圖。

圖中：1.插座，2.外殼，3.探頭本體，4.探頭本體感應(yīng)端面，5.銜鐵組合，6.銜鐵上表面，7.引線，8.安裝版，9.耐輻射填料，10.防輻射屏蔽，11.線圈組件，12.鐵芯，13.錐端緊定螺釘，14.骨架，15.銜鐵座，16銜鐵，17磁力線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

參閱圖1、圖2。非芯片型電感式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量探頭，包括一個(gè)軟磁材料作成的門形鐵芯12及其銜鐵組合5，它由探頭本體3和一個(gè)銜鐵組合5組成。銜鐵組合5由圖4銜鐵16及銜鐵座15構(gòu)成，條形狀的銜鐵16與銜鐵座15點(diǎn)焊在一起。銜鐵由軟磁材料做成。探頭本體感應(yīng)面與銜鐵感應(yīng)面最大間距小于4mm。銜鐵座由無(wú)導(dǎo)磁性的不銹鋼做成；銜鐵座上的螺柱是將銜鐵組合安裝、固定于轉(zhuǎn)動(dòng)體上使用的。螺管線圈組件11由圓銅漆包線繞制在絕緣骨架14上形成。為提高銜鐵16與探頭本體3會(huì)面時(shí)的分辨率，門形鐵芯12的兩個(gè)腳的開(kāi)口端，均制有小臺(tái)階的伸出段。探頭本體3有一個(gè)有S＝21的正六方形法蘭盤的圓形外殼2，其頭部?jī)?nèi)有由防輻射屏蔽10、線圈組件11、鐵芯12等組成的敏感組件。它被錐端緊定螺釘13和聚砜類耐輻射填料9抵緊在外殼2端部的內(nèi)表面。被焊于外殼內(nèi)的安裝板8，起支持錐端緊定螺釘13的作用。敏感組件的兩條引線7分別與插座1的兩個(gè)插針焊接好后，插座1與外殼2密封焊接在一起；而銜鐵組合5由一個(gè)銜鐵座15和厚為2.6mm-3mm、長(zhǎng)10mm-11mm、寬為5mm的銜鐵16焊接在一起組成。探頭本體作為固定體，銜鐵可作為轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象，固定在被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體上?？紤]到測(cè)試中，為防止探頭本體與銜鐵碰撞，設(shè)計(jì)銜鐵上表面與探頭本體的間隔距離可以為4mm左右。

探頭本體它能在電流流經(jīng)其體內(nèi)線圈時(shí)，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的電感，且能在其感應(yīng)端面4與銜鐵上表面相距4mm時(shí)有5mH左右的電感，且能在銜鐵以30r/min～3000r/min轉(zhuǎn)速作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能準(zhǔn)確地分辨出銜鐵16與探頭本體3會(huì)面時(shí)的次數(shù)。

探頭本體它有一個(gè)插座1、一個(gè)帶有六方形法蘭盤的圓柱形外殼2、一個(gè)安裝版8、一個(gè)錐端緊定螺釘13、一個(gè)固定于外殼內(nèi)圓柱形的磁敏感應(yīng)組件組成。磁敏感組件由一個(gè)軟磁的導(dǎo)磁體做成門形鐵芯12和分別套入鐵芯腳的兩個(gè)非圓形的柱狀螺旋線圈組件11，以及線圈組件外圍的防輻射屏蔽罩10和耐輻射填料9組成。兩個(gè)線圈組件由引線相連，形成兩線圈串連，再由另一端引線7引出與插座連接。線圈組件主要由一個(gè)骨架、一個(gè)線圈及相應(yīng)的兩條引線構(gòu)成。當(dāng)線圈通入電流后，會(huì)在線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，有導(dǎo)磁體的鐵芯，會(huì)使該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加。該探頭本體3的敏感組件端面4與銜鐵組合中的銜鐵上表面6，二者在相對(duì)靜止時(shí)是定距離且近似于相互平行，因此，在整個(gè)會(huì)面過(guò)程中，電感幅值近似于水平直線。當(dāng)二者進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，銜鐵進(jìn)入探頭本體磁場(chǎng)影響范圍內(nèi)，探頭本體線圈電感變大，反之，探頭本體線圈的電感變小。探頭本體線圈電感變大、變小的次數(shù)，確定感應(yīng)端面與銜鐵的會(huì)面次數(shù)，從而達(dá)到定軸旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量的目的。由于探頭本體承擔(dān)信號(hào)輸出功能，所以，探頭本體作為固定體較為適宜，銜鐵可作為轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象，固定在被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體上?？紤]到測(cè)試中，為防止探頭本體與銜鐵碰撞，設(shè)計(jì)銜鐵上表面與探頭本體的間隔距離可以為4mm左右。

除去六方法蘭盤外，其余均為圓柱狀，外形工作段外徑可以為14.5mm，連接螺紋為M18×1，插座段外徑為19mm，其余均為圓柱狀外形工作段，連接螺紋為細(xì)牙螺紋，插座段外徑根據(jù)用戶接口確定，它根據(jù)防輻射屏蔽的厚薄可適當(dāng)改變外形直徑，便于加工。同時(shí)，它與國(guó)內(nèi)接近傳感器產(chǎn)品形狀相近，便于國(guó)內(nèi)零件共用，減少制造成本。圖中敏感組件是產(chǎn)品的核心之一，其敏感組件端面緊靠的底面之外表面是探頭本體與銜鐵安裝距離的計(jì)量起點(diǎn)，也是與銜鐵會(huì)面的感應(yīng)點(diǎn)。敏感組件主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。它由線圈組件11用膠固定于軟磁材料的門形鐵芯12上，線圈組件11為圓銅漆包線成螺旋狀繞于非圓形的柱狀空心絕緣骨架14的窗口中，如圖4。兩線圈的各其一條引線7焊接在一起，使兩線圈的電感形成串連。余下的另一端兩條引線7引出，備用；用金屬鉛板做成的防輻射屏蔽層10包裹住線圈組件外表面，用膠粘劑臨時(shí)起作用將屏蔽層接口粘住，形成獨(dú)立的敏感組件。將敏感組件裝入外殼2中，鐵芯端面抵緊探頭本體感應(yīng)端面的內(nèi)表面。灌填耐輻射填料9將敏感組件固定住。將備用引線7穿出安裝板8，將安裝板放入外殼2內(nèi)，用激光將安裝板與外殼內(nèi)壁焊在一起；用錐端緊定螺釘13抵緊鐵芯12，膠固定螺釘。將引線4和備用的兩條引線7焊在插座1相應(yīng)的引腳上。將插座1相應(yīng)部分的外表面與外殼2的外表面熔融密封焊接在一起。產(chǎn)品完成。

如圖6所示，本發(fā)明的基本原理是：當(dāng)電流流經(jīng)線圈組件11中的線圈時(shí)，線圈周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，軟磁鐵芯12的磁阻最小，形成最佳磁路，用磁力線17表示最佳磁路，線圈通過(guò)鐵芯，穿過(guò)空氣隙（工作氣隙）進(jìn)入由軟磁材料作成的銜鐵16磁體，再穿過(guò)空氣隙，進(jìn)入線圈外緣的鐵芯，與磁力線起點(diǎn)重合，形成磁力線閉合。其中的空氣隙是工作氣隙。當(dāng)工作氣隙變化時(shí)，線圈的電感將發(fā)生變化：銜鐵16接近探頭本體的端面4時(shí)，線圈的電感變大，反之，變小。根據(jù)這一規(guī)律，通過(guò)測(cè)試線圈電感或大或小的次數(shù)，可以知道銜鐵16與探頭本體3端面4的會(huì)面次數(shù)。據(jù)此，作成本發(fā)明。