[发明专利]一种大量程的磁致伸缩位移传感器装置及其测量方法

权利要求书

1.一种大量程的磁致伸缩位移传感器装置，所述装置包括：激励模块、检波模块、信号放大模块、信号整形模块、中央控制模块、计数模块、游标磁体、外部电气接口，其特征在于：所述装置还包括长度为5到41米的波导丝，所述波导丝安装在保护外壳内；所述检波模块分为第一检波模块和第二检波模块，分别位于波导丝的首端和末端，所述信号放大模块分为第一信号放大模块和第二信号放大模块，所述信号整形模块分为第一信号整形模块和第二信号整形模块，所述计数模块分为第一计数模块和第二技术模块，且上述模块组成两组结构相同的独立信号链路，信号链路连接方式为“第一检波模块→第一信号放大模块→第一信号整形模块→第一计数模块”和“第二检波模块→第二信号放大模块→第二信号整形模块→第二计数模块”；所述中央控制模块分别与计数模块、外部电气接口双向通信，所述中央控制模块向激励模块单向通信，所述激励模块向波导丝单向驱动。

2.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：所述保护外壳为直线型或者软管，所述保护外壳的材质为铝或者不锈钢。

3.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：所述中央控制模块是PLD、或CPLD、或FPGA、或单片机、或基于ARM的处理器、或基于PowerPC的处理器、或基于MIPS的处理器。

4.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：所述激励模块内包括大功率晶体管或者场效应管、和高压大电容。

5.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：信号放大模块包括前置级的仪表放大器、带通滤波器和后置级低噪声运算放大器。

6.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：信号整形模块包括比较器和单稳态。

7.如权利要求1所述的大量程的磁致伸缩位移传感器装置，其特征在于：外部电气接口形式为：模拟输出时，为4-20mA、0-20mA电流直流输出，或者是0-10V、0-5V、-10-10V电压直流输出；数字输出时，为SSI、Strat/Stop、PROFIBUS-DP、CANopen总线，或者为串行同步接口数字输出。

8.一种大量程的磁致伸缩位移传感器装置的实现方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：中央控制模块通知激励模块发出周期性的激励信号，并且与此同时中央控制模块分别向第一计数模块和第二技术模块发出信号，开启计数功能；

步骤二：激励模块发出的激励脉冲信号在波导丝圆周方向产生瞬时磁场；

步骤三：步骤二所述磁场与游标磁体的偏置磁场叠加，并在波导丝上形成魏德曼效应，产生瞬变的脉冲机械波，所述脉冲机械波沿波导丝向波导丝的首端和末端传播；

步骤四：到达波导丝的首端和末端的脉冲机械波信号分别为该位置的第一检波模块和第二检波模块接收并转化为两路微弱电信号；

步骤五：所述两路微弱电信号，一路经第一信号放大模块和第一信号整形模块，另一路经第二信号放大模块和第二信号整形模块，形成方波信号后，分别输入第一计数模块和第二技术模块；

步骤六：接收到方波信号后，第一计数模块和第二技术模块分别向中央控制模块输入计数结果n和m；

步骤七：中央控制模块比较n和m，若n小于m则以n来计算游标磁体相对于传感器首端第一检波模块的位移值，若m小于n则以n来计算游标磁体相对于传感器末端第二检波模块的位移值；

步骤八：根据传感器中首端第一检波模块和末端第二检波模块在传感器中的安装位置，中央控制模块对步骤七的计算结果进行标定，换算成游标磁体相对传感器安装面的位移值；

步骤九：根据步骤八的计算结果，中央控制模块向外部电气接口输出位移信号。