本申请公开了一种测量位移的装置，包括：螺线管，用于产生一交变磁场，所述交变磁场的磁力线在所述螺线管内部基本上平行于所述螺线管的轴向；和金属导体，其与所述螺线管隔开，所述金属导体在所述螺线管的交变磁场中以基本垂直于所述螺线管的轴向移动；所述螺线管的轴线与一平面垂直，所述螺线管沿其轴向在所述平面的投影与所述金属导体沿所述螺线管的轴向在所述平面的投影的重叠面积随着所述金属导体的移动而改变；所述螺线管产生的输出信号表征所述金属导体的位移量。本申请还公开了一种用于测量细长纺织材料粗细的纺织测量装置。本申请提出的测量位移的装置的体积小；整个纺织测量装置的安装和调试更为简单、有利于模块化设计、能够减小体积。能够减小体积。能够减小体积。
【技术实现步骤摘要】
一种测量位移的装置及纺织测量装置
[0001]本申请涉及一种用于测量位移的装置以及具有该测量位移的装置的纺织测量装置，特别是涉及一种测量细长纺织材料粗细的纺织测量装置。
技术介绍
[0002]1991年出版的《中国大百科全书》第一版自动控制与系统工程卷中记载了电涡流式传感器(eddy current sensor)。根据该文献的记载，电涡流式传感器是指利用电涡流效应将位移等非电被测参量转换为线圈的电感或阻抗变化的变磁阻式传感器。电涡流效应是指金属导体置于交变磁场中会产生电涡流，且该电涡流所产生磁场的方向与原磁场方向相反的一种物理现象。电涡流传感器的敏感元件是线圈，当给线圈通以交变电流并使它接近金属导体时，线圈产生的磁场就会被导体电涡流产生的磁场部分抵消，使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。这种变化与导体的几何尺寸、导电率、导磁率有关，也与线圈的几何参量、电流的频率和线圈到被测导体间的距离有关。如果使上述参量中的某一个变动,其余皆不变，就可制成各种用途的传感器,能对表面为金属导体的物体进行多种物理量的非接触测量。
[0003]请参阅图1，这是一种现有的用于测量位移的电涡流传感器。图1中包括金属导体4和电涡流传感器5。电涡流传感器5内置线圈，其产生的交变磁场的磁力线在所述线圈内部基本上平行于所述线圈的轴向，在图1中以虚线表示。金属导体4与电涡流传感器5隔开，金属导体4在所述线圈的交变磁场中以基本平行于所述线圈的轴向移动。金属导体4的移动方向大致为朝向或背离电涡流传感器5的检测头，在图1中表现为向左或向右。因此金属导体 4的移动方向与电涡流传感器5的线圈产生的交变磁场的方向大致是平行的，在一条直线上。金属导体4置于所述线圈的交变磁场中会产生电涡流，且该电涡流所产生磁场的方向与所述线圈的交变磁场方向相反。金属导体4与电涡流传感器5的距离随着金属导体4的移动而改变。所述线圈产生的输出信号表征金属导体4与电涡流传感器5的距离，当电涡流传感器5 固定不动时也就表征金属导体4的位移量。
[0004]在纺织检测领域，经常需要测量细长纺织材料(例如棉条、纱线、纤维条等)的粗细。在不同的纺织机器或者检测机器上都可以设置纺织材料粗细的检测装置。
[0005]例如，并条机(drawing frame)是用来合并、加工纺织纤维的细长纺织材料以改善其均匀度等的一种纺纱工业用机器。在并条机的出条口通常安装有一个测量细长纺织材料(如棉条)粗细的装置。
[0006]请参阅图2，这是一种现有的测量棉条(sliver，也称条子、纤维条)粗细的装置的示意图，设置在并条机的出条口。并条机的出条口具有驱动棉条出来的两个罗拉(roller)，分别称为固定罗拉2和活动罗拉3。罗拉是指驱动细长纺织材料运动的圆柱体，这两个罗拉的横截面是两个相切的圆。固定罗拉2的底部直接固定在底板1上。活动罗拉3的底部通过旋转轴31固定在底板1上，活动罗拉3相对于旋转轴31可发生转动。活动罗拉3的侧面还连接着加压弹簧6，加压弹簧6提供驱使活动罗拉3恢复为与固定罗拉2呈相切位置的弹性力。金属
导体4固定在活动罗拉3的顶部，电涡流传感器5固定在固定罗拉2的顶部，且其线圈面对金属导体4。当细长纺织材料通过固定罗拉2和活动罗拉3之间的相切位置移动时，固定罗拉2的位置保持不动，因而电涡流传感器5的位置保持不动；活动罗拉3就被通过的细长纺织材料挤出而以旋转轴31为轴向外产生转动，因而带动金属导体4远离电涡流传感器5的方向产生位移。金属导体4的移动方向与电涡流传感器5产生的交变磁场方向在一条直线上，属于图1所示的电涡流传感器测量位移的工作原理。电涡流传感器5的输出信号表征电涡流传感器5与金属导体4之间的距离变化，从而可获取从固定罗拉2和活动罗拉3之间通过的棉条的粗细变化。
[0007]上述现有的测量细长纺织材料粗细的装置具有如下缺点：
[0008]其一，安装和调试较为复杂，不利于保证测量灵敏度和精确度。由于现有的测试装置中，金属导体4和电涡流传感器5分别安装在两个罗拉上，因而金属导体4和电涡流传感器5之间通过活动罗拉3、底座1、固定罗拉2至少三个部件间接固定。由于安装误差的存在，在不同的部件上安装好的金属导体4和电涡流传感器5的初始距离往往误差较大，必须在安装完成之后进行间距的调整和统一。而且在调试时，由于通常需要移动活动罗拉3，这样三个间接固定部件也都需要再次调整，以便调节金属导体4和电涡流传感器5之间的初始间距。这些都增加了安装的复杂度和任务量，且无法确保测量的灵敏度和精确度。
[0009]其二，不利于模块化设计和安装。在实际工作中，金属导体4和电涡流传感器5相互关联，决定着测量细长纺织材料粗细的具体实现，将两者分别设置在两个部件之上，不利于模块化设计和模块化安装。
[0010]其三，现有的用于测量位移的装置的工作原理要求金属导体4的位移方向和电涡流传感器5的交变磁场方向大致在同一条直线上，因此在这条直线上需要较大的空间来容纳金属导体4和电涡流传感器5，从而使得整个装置的体积较大、不紧凑。
技术实现思路
[0011]本申请所要解决的技术问题是提供一种用于测量位移的装置以及采用这种装置来测量纺织材料粗细的纺织测量装置，具有便于安装调试、模块化、体积小，灵敏度和精确度高的特点。
[0012]为解决上述技术问题，本申请提出了一种测量位移的装置，包括：螺线管，用于产生一交变磁场，所述交变磁场的磁力线在所述螺线管内部基本上平行于所述螺线管的轴向；和金属导体，其与所述螺线管隔开，所述金属导体在所述螺线管的交变磁场中以基本垂直于所述螺线管的轴向移动；所述螺线管的轴线与一平面垂直，所述螺线管沿其轴向在所述平面的投影与所述金属导体沿所述螺线管的轴向在所述平面的投影的重叠面积随着所述金属导体的移动而改变；所述螺线管产生的输出信号表征所述金属导体的位移量。上述测量位移的装置通过金属导体的投影与螺线管的投影的重叠面积来得到金属导体的位移，具有体积小、结构紧凑的优点。
[0013]优选地，运动的金属导体与静止的螺线管之间应保持一定距离。一方面，在螺线管产生的磁场范围内，金属导体与螺线管之前的距离越小，灵敏度越高，另一方面，二者之间的距离应当能避免运动的金属导体与静止的螺线管发生碰撞。在优选的实施例中，二者之间的距离优选为0.2～3mm。
[0014]优选地，α角为螺线管中心线与金属导体的交点到螺线管前端边缘的连线和螺线管中心线的夹角，α角介于0
°
～90
°
之间，不包括端值。优选的实施例中α角大致为75
°
～88
°
。α角表征了螺线管与金属导体之间的距离。
[0015]优选地，β角为金属导体的边缘到螺线管前端中心点的连线与螺线管中心线的夹角，β角介于
‑
90
°
～90
°
之间，不包括端值。β角表征了金属导体的边缘与螺线管中心线之间的距离。优选的β角取值对应于螺线管信号变化最大且线性效果最佳的一段。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测量位移的装置，其特征是，包括：螺线管，用于产生一交变磁场，所述交变磁场的磁力线在所述螺线管内部基本上平行于所述螺线管的轴向；和金属导体，其与所述螺线管隔开，所述金属导体在所述螺线管的交变磁场中以基本垂直于所述螺线管的轴向移动；所述螺线管的轴线与一平面垂直，所述螺线管沿其轴向在所述平面的投影与所述金属导体沿所述螺线管的轴向在所述平面的投影的重叠面积随着所述金属导体的移动而改变；所述螺线管产生的输出信号表征所述金属导体的位移量。2.根据权利要求1所述的测量位移的装置，其特征是，运动的金属导体与静止的螺线管之间保持安全距离。3.根据权利要求2所述的测量位移的装置，其特征是，α角为螺线管中心线与金属导体的交点到螺线管前端边缘的连线和螺线管中心线的夹角，α角介于0
°
～90
°
之间，不包括端值。4.根据权利要求1所述的测量位移的装置，其特征是，β角为金属导体的边缘到螺线管前端面的中心点的连线与螺线管中心线的夹角，β角介于
‑
90
°
～90
°
之间，不包括端值。5.根据权利要求4所述的测量位移的装置，其特征是，所述金属导体与螺线管之间的距离是0.6mm，且α角大致为84
°
，同时β角介于
‑
75
°
～
‑
80
°
之间。6.一种纺织测量装置，其特征是，所述纺织测量装置包括如权利要求1
‑
5之一所述的测量位移的装置。7.根据权利要求6所述的纺织测量装置，其特征是，所述纺织测量装置还包括一个固定机构和一个活动罗拉，细长纺织材料从两者之间通过；所述固定机构、所述测量位移的装置均固定在所述纺织测量装置上；所述活动罗拉可转动或可位移地固定在所述纺织测量装置上，所述金属导体固定在所述活动罗拉上；所述测量位移的装置检测自...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹中华，刘亚洲，谢琦，
申请(专利权)人：乌斯特技术中国有限公司，
类型：新型
国别省市：
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