模擬量式電感傳感器在螺紋孔徑識別中的應用

對一種新型的電感式傳感器裝置進行了研究, 著重介紹了該傳感器的工作原理及基本結構、孔徑識別系統的框圖設計、實驗驗證分析和工業應用。利用電感式傳感器的輸出模擬量電流值與金屬被測物體之間的距離關系, 構建新穎的檢測系統, 實現對機械設備上安裝不同直徑螺孔的識別。通過實驗室試驗裝置驗證, 結果與理論測量值相一致。該檢測系統新穎、實用、可靠, 價格低廉, 穩定系數高, 具有較高的精度和測量范圍, 應用價值良好。

現代工業中螺絲作為最主要的緊固件之一, 需求量很大, 對于不同的孔徑, 螺釘與螺帽的匹配問題尤為關鍵, 精密設備中微小差異都可能帶來傳動、電動裝置的系統問題, 因此鉆削和攻絲技術的發展已被迅速地提上議事日程。

最早的螺紋孔檢測是通過人工完成的, 即操作者將螺栓或量計旋入孔內進行檢測。然而, 人工方法因勞動強度大, 成本高等問題逐漸被自動化檢測法所代替。在此研究的一款即是利用先進傳感器而實現的對金屬螺孔的細微檢測。

1 電感式傳感器的基本概念

1. 1 基本結構及靈敏度

電感式傳感器的激勵元件由線圈和鐵氧體磁心組成( 見圖1) 。式( 1) 為電感式傳感器的數學模型。

式中: L 為電感量; N 為線圈的匝數; L 為氣隙導磁率;S 為氣隙截面積; D為氣隙厚度。

圖1 電感式傳感器的基本組成

由式( 1) 可知, 線圈電感量L 與氣隙厚度D成反比,與氣隙截面積S 成正比。假設起始位置的氣隙為D0 , 對應的初始電感為L0 , 且S 固定不變, 當D有細微變化為$D時, 引起自感量的變化量dL 為( 忽略高次項) :