位移传感器和液压缸的制作方法

本发明涉及液压，尤其涉及一种位移传感器和液压缸。

背景技术：

1、在现代工业应用中，液压系统凭借其高效性和精确性被广泛应用于各类机械设备。作为核心组件之一，液压缸的性能直接关系到整个系统的运行效率和稳定性，而活塞位移的准确检测则是确保液压系统正常运作的关键环节。

2、目前，液压缸活塞位移检测主要依赖于接触式传感器，例如磁致伸缩传感器。然而，这类传感器存在一些显著缺点：由于体积较大，安装时需要对活塞杆进行大量加工处理，增加了制造成本和工艺复杂度；考虑到液压缸通常采用焊接结构，一旦传感器损坏，更换过程复杂且困难，不仅提高了维护成本，还可能影响生产效率。此外，接触式传感器的成本普遍高于非接触式传感器。

3、尤其在矿业设备的应用场景下，矿用液压缸行程测量多采用磁致伸缩传感器。尽管这类传感器能够提供较为精准的位移数据，但其较大的占用空间和复杂的结构使得在有限的空间内难以形成有效的中空走线通道，给液压缸的加工与安装带来不便。另外，液体介质的不同物理状态（如温度、密度的变化）会影响超声波和毫米波在介质中的传播速度，为非接触式的液压缸行程测量造成了障碍。

技术实现思路

1、本发明提供一种位移传感器和液压缸，用以解决现有技术中接触式传感器体积大、安装复杂、更换困难以及成本较高的缺陷，实现高精度、易于安装维护且成本效益更高的活塞位移检测。

2、本发明提供一种位移传感器，设置于液压缸的一端，包括：测速探头，所述测速探头的收发波方向朝向参考件，用于实时测定所述液压缸内的液压介质中的当前波速；测距探头，所述测距探头的收发波方向垂直于所述液压缸的活塞端面，在所述测速探头与所述测距探头的外侧，所述位移传感器与所述液压缸之间设置有用于液压介质连通的孔道，以使所述测速探头与所述测距探头处于相同液压介质的工况条件下。

3、根据本发明的一个实施方式，还包括止转结构，安装于所述液压缸的缸体与所述测距探头之间，用于防止所述位移传感器的所述测距探头因液压冲击或液动力作用发生移动或旋转。

4、根据本发明的一个实施方式，所述测速探头设置有第一耐压壳体，所述第一耐压壳体由陶瓷、聚醚醚酮、铝合金或碳纤维制成，所述测速探头的发射频率的范围为50khz以上；所述测距探头设置有第二耐压壳体，所述第二耐压壳体由陶瓷、聚醚醚酮、铝合金或碳纤维制成，所述测距探头的发射频率的范围为50khz以上；所述测速探头的发射频率高于所述测距探头的发射频率。

5、根据本发明的一个实施方式，所述位移传感器设有支持串联通讯模式的双数字通讯接口，用于多传感器间的数据交互与控制信号传输。

6、根据本发明的一个实施方式，所述测距探头的安装位置满足以下条件之一：发射孔中心与液压缸轴线重合；发射孔平行设置于液压缸轴线的其他预设位置。

7、根据本发明的一个实施方式，在所述参考件的外侧，所述位移传感器还包括单向阀；所述单向阀预压力为0.5mpa，用于在所述液压缸的往复运动中泄压，避免憋压风险。

8、根据本发明的一个实施方式，所述位移传感器配置为：所述测速探头通过探测固定距离l1的所述参考件，记录发波与收波的时间差t1，计算所述当前波速v1=2l1/t1；所述测距探头基于已测得的所述当前波速v1，通过记录发波与收波的时间差t2来计算活塞杆距所述测距探头的实时距离l2=v1t2/2。

9、本发明还提供一种液压缸，包括：液压缸本体；上述实施方式的位移传感器，所述位移传感器径向安装于所述液压缸本体上；所述位移传感器通过测速探头实时测定液压介质中的当前波速，并通过测距探头基于所述波速动态补偿活塞杆的位移测量值；所述位移传感器与所述液压缸本体的安装孔之间，分别在所述测距探头的上下两侧设置密封结构，且密封面积一致，以实现液压力平衡。

10、根据本发明的一个实施方式，所述液压缸为单级液压缸，所述位移传感器直接监测所述液压缸的活塞杆的位移。

11、根据本发明的一个实施方式，所述液压缸为多级液压缸，所述多级液压缸包括：第一级缸体；第二级缸体，滑动设置于所述第一级缸体内，且所述第二级缸体设置有底阀，所述底阀用于在所述第二级缸体完全伸出所述第一级缸体之前，阻止液压介质进入所述第二级缸体；第三级缸体，滑动设置于所述第二级缸体内。

12、本发明提供的位移传感器和液压缸，通过设置于液压缸一端的测速探头和测距探头实现活塞位移的高精度检测。测速探头朝向参考件，实时测定液压介质中的当前波速，而测距探头则朝向无杆腔，基于所测定的波速动态测量活塞杆的位移，二者处于相同的液压介质条件下并通过数据交互实现测距精度补偿。与现有技术中的接触式传感器相比，本发明无需对活塞杆进行大量加工处理，极大地简化了安装过程，同时避免了因焊接结构导致的更换难题，使得维护更加便捷。此外，非接触式的测量方式不仅减少了设备的体积和复杂度，还降低了成本，实现了更为经济高效的解决方案。因此，本发明有效克服了传统接触式传感器体积庞大、安装复杂、更换困难以及成本高昂的问题，为液压缸活塞位移检测提供了精确、易于安装维护且更具成本效益的新途径。

1.一种位移传感器，设置于液压缸的一端，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述测速探头设置有第一耐压壳体，所述第一耐压壳体由陶瓷、聚醚醚酮、铝合金或碳纤维制成，所述测速探头的发射频率的范围为50khz以上；

4.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述测距探头的安装位置满足以下条件之一：

6.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，在所述参考件的外侧，所述位移传感器还包括单向阀；

7.根据权利要求1至6中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述位移传感器配置为：

8.一种液压缸，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的液压缸，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸为多级液压缸，所述多级液压缸包括：