一种基于压磁效应原理的新型四孔位线圈整体结构测力传感器

摘要

本发明公开了一种基于压磁效应原理的新型四孔位线圈整体结构测力传感器，包括传感器压磁体、水平孔位、水平线圈W1.2、垂直孔位、垂直线圈W3.4、差动整流输出回路、励磁变压器和低频励磁电源；本发明把测量区域的水平孔位测量线圈与垂直孔位补偿线圈完全分开，利用压磁体材料的固有特性，即平行于外力F的纵向方向磁导率对应力非常敏感，而垂直于外力F的横向磁导率对应力不敏感，从电气原理上把测量回路设计为电感式四壁平衡电桥，电桥输出采用电流整流，电阻降压的形式，从而实现了三线励磁、差动补偿、直流输出的一体式优化组合测量回路。

主权项

一种基于压磁效应原理的新型四孔位线圈整体结构测力传感器，其特征在于，包括传感器压磁体、水平孔位、水平线圈W1.2、垂直孔位、垂直线圈W3.4、差动整流输出回路、励磁变压器和低频励磁电源；所述传感器压磁体上设有多组测量区域，每组测量区域上设有水平孔位和垂直孔位，水平孔位包括孔A1和孔A2，孔A1和孔A2水平设置，孔A1和孔A2之间穿绕水平线圈W1.2；每组测量区域上还设有垂直孔位，垂直孔位包括孔A3和孔A4，孔A3和孔A4垂直设置，孔A3和孔A4之间穿绕垂直线圈W3.45；所述的孔A1、孔A2、孔A3和孔A4直径相同，孔A1与孔A2的孔间距与孔A3和孔A4的孔间距相同，所述孔A1和孔A2的孔中心位置必须在压磁本体厚度中心线上，所述孔A3和孔A4孔间距的中心必须在压磁本体厚度中心线上；所述的水平线圈W1.2与垂直线圈W3.4的匝数相等；差动整流输出回路是由四只高温二极管D1、D2、D3、D4组成整流桥，整流桥阳极和阴极分别与输出回路的负载阻抗Rf两端连接，并做为力值信号输出端；多组测量区域的水平线圈W1.2串联后组成水平绕组，设有连接点W′，多组测量区域的垂直线圈W3.4串联后组成垂直绕组，设有连接点Z′，将水平绕组和垂直绕组串接，其连接点设为Y′；整流桥的二极管D1、D4的连接点J′与水平绕组和垂直绕组的连接点Y′连接，整流桥的二极管D2、D3的连接点J与励磁变压器次级绕组的两个线圈的连接点Y点连接；所述励磁变压器次级绕组W点通过差动整流输出回路H和H′点与水平线圈W1.2的W′连接，而励磁变压器次级绕组Z点通过差动整流输出回路K和K′点与垂直线圈W3.4的Z′点连接；励磁变压器初级绕组连接低频励磁电源，低频励磁电源提供交流电源；所述的四孔位线圈整体结构测力传感器，是把传感器的多组水平线圈W1.2串联后组成水平绕组，把多组垂直线圈W3.4串联后组成垂直绕组，这两个绕组连接后其中点通过差动整流输出回路与励磁变压器次级绕组的两个线圈连接构成一个四壁电感式平衡电桥，励磁变压器次级绕组的两个线圈做为电桥的两个平衡壁，水平线圈W1.2做为电桥的测量壁，垂直线圈W3.4做为电桥的补偿壁；当对励磁变压器初级绕组通以正玄交流电压E后，励磁变压器次级绕组的两个线圈分别输出E/2电压值，通过差动整流输出回路对水平绕组W1.2和垂直绕组W3.4进行励磁。