绝对编码拉绳位移传感器

本实用新型是一种应用比较广泛的直线位移测量元件，尤其适用于0～30米较大位移的测量。

　　附图1是一种传统的刚性直线位移传感器，它主要由格雷码编码尺(1)和控制电刷(2)组成，图中暗区(3)为导电区，当控制电刷(2)随被测物移至不同位置时均可获得一个固定的编码信号，通过电路转换即可知被测物的位移量。这种位移传感器的不足之处是控制电刷易磨损，传感器的测量范围较小(一般为0～1000毫米)，应用场合受到限制，它主要用于机床刀架和工作台移动距离的测量。

　　本实用新型的目的就在于针对上述不足之处，提出一种结构新颖、测量范围较大、不产生磨损的信号检测头和性能稳定的位移传感器。

　　为达到上述目的，一种“新型绝对编码拉绳位移传感器”它是由一条带有格雷码信息的挠性编码带和直射式信号检测头构成。

　　附图2是本实用新型的一个实施例。它主要由挠性编码带(4)和直射式信号检测头(5)构成，图中(8)表示透光孔、(9)则表示非透光孔，挠性编码带(4)上的格雷码信息是由“透光与非透光孔”组成的若干条数码道(10)、(11)、(12)和(13)构成，它是用透光与非透光两种状态来表示格雷码中的“1”和“0”两种状态;直射式信号检测头(5)是由置于挠性编码带(4)透光孔两侧的发光元件(6)和受光元件(7)构成，当挠性编码带(4)随被测物或机械转换机构移动时，其上的格雷码信息通过直射式信号检测头(5)的检出方式，经放大器(14)传输至二次仪表(15)自动显示出位移量。

　　按着格雷码的编码规律在挠性编码带上制作由“透光与非透光孔”组成的数码道，数码道的数量n依椐编码容量M来确定。例如以制作16384毫米量程的位移传感器为例，在挠性编码带上需要制作14条数码道、共计8192个透光孔，如在编码带上按最小分辨率一毫米和1：1的比例制作数码道时，其最小透光孔的长度等于2毫米，最大透光孔的长度等于8192毫米，在一条小于一毫米厚的挠性金属带上加工几千个长短不等的透光孔势必对挠性编码带的刚度产生不良的后果，因此必须在遵守格雷码编码规律的原则下提出解决的措施;附图3就是一种消除因透光孔长度较大时所产生不良后果的技术方案，在挠性编码带(16)上面，当数码道(19)上的L1长的透光孔因其长度较大会影响到挠性编码带(16)的刚度时，可通过若干个加强筋(23)将其L1长的透光孔分割成若干个小单元的透光孔(22)，即L1=l+δ，δ为补偿尺寸、l为若干个加强筋宽度C与若干个小单元孔长度K1～K4…的总和，也就是说L1长的透光孔(又称带加筋的透光孔)是由若干个小单元透光孔构成;数码道17、18上的透光孔不带加强筋，透光孔的加工长度与格雷码编码规律所要求的数值L2、L3相等，图中a尺寸表示透光孔宽度，但这种技术方案它所带来的技术问题是：如何保证在l+δ尺寸范围内能连续不断的传递光信号?附图4是一种保证在l+δ尺寸范围内能连续不断传递光信号的技术方案之一，这一技术方案的实质是解决在加强筋(25)和补偿尺寸δ位置处传递光信号的问题，解决的方法是采用在直射式信号检测头(26)中同时有两个发光元件(27)、(28)和两个受光元件(29)、(30)与用加强筋(25)分割成的小单元透光孔(24)相对应，即H1>C;附图5是一种保证在l+δ尺寸范围内连续不断传递光信号的技术方案之二，解决的方法是采用在直射式信号检测头(34)中只有一个发光元件(35)和一个受光元件(36)与用加强筋(32)分割成的小单元透光孔(33)相对应，即H2>C。

　　补偿尺寸δ依据挠性编码带的最小分辨率和尺寸H1或H2由计算确定。

　　挠性编码带它包括用金属和复合材料制成的两种类型。复合材料是以挠性金属带为基体，在金属带的一面或两面粘贴(或压注)一层透明塑料膜。

　　挠性编码带数码道中的透光孔加工方法它包括采用机械冲孔、电解和化学铣削三种方法。

　　直射式信号检测头它包括两种结构类型：附图6是一种直射式光纤信号检测头，光源s的发射光，经发射光纤(43)传输至光纤发射端头(41)，经过透光孔(40)被光纤接收端头(42)接收，经发送光纤(44)传输至光电接收器G。

　　附图7是一种直射式光电信号检测头，它是直接将发光二极管(48)和光电接收管(49)置于挠性编码带(45)的透光孔的两侧。

　　本实用新型附图编号及名称：附图1是一种传统的刚性直线位移传感器。

　　(1)-格雷码编码尺，(2)-控制电刷，(3)-导电区。

　　附图2是本实用新型的一个实施例。

　　(4)-挠性编码带，(5)-直射式信号检测头，(6)-发光元件，(7)-受光元件，(8)-透光孔，(9)-非透光孔，(10)、(11)、(12)、(13)-数码道，(14)-放大器，(15)-二次仪表。

　　附图3是一种消除因透光孔长度较大时所产生不良后果的技术方案。

　　(16)-挠性编码带，(17)、(18)、(19)-数码道，(20)-透光孔，(21)-非透光孔，(22)-小单元透光孔，(23)-加强筋。

　　附图4是一种保证在l+δ尺寸范围内连续不断传递光信号的技术方案之一。

　　(24)-小单元透光孔，(25)-加强筋，(26)-直射式信号检测头，(27)、(28)-发光元件，(29)、(30)-受光元件，(31)-受光元件。

　　附图5是一种保证在l+δ尺寸范围内连续不断传递光信号的技术方案之二。

　　(32)-加强筋，(33)-小单元透光孔，(34)-直射式信号检测头，(35)-发光元件，(36)-受光元件，(37)-受光元件。

　　附图6是一种直射式光纤信号检测头。

　　(38)-挠性编码带，(39)-非透光孔，(40)-透光孔，(41)-光纤发射端头，(42)-光纤接收端头，(43)-发射光纤，(44)-发送光纤，S-光源，G-光电接收器。

　　附图7是一种直射式光电信号检测头。

　　(45)-挠性编码带，(46)-非透光孔，(47)-透光孔，(48)-发光二极管，(49)-光电接收管。

　　附图2、4、5中 ()/() 符号表示挠性编码带的运动方向。

　　本实用新型绝对编码拉绳位移传感器具有下列特点：

　　(1)、挠性编码带在使用过程中可以弯曲，通过导向轮能改变运动方向或在盘轮上缠绕，因此它的应用场合较广，例如挠性编码带与浮标联在一起时可用于测量水库中的水位。

　　(2)、挠性编码带的检测长度可做到与量程同等，可不通过齿轮变速机构直接随被测物移动，因此它的传动误差小。

　　(3)、采用直射式信号检测头具有检出信号强只要在光电元件工作参数范围内，它不会因外界因素的干扰(例如温度的变化)而影响仪表性能的稳定性。

　　(4)、直射式信号检测头为非接触式，它比接触式电刷检测头使用寿命长。