[發明專利]一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202011572804.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112815827A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 施文斌;金丹;王帥;徐保國
• 申請（專利權）人: 武漢航空儀表有限責任公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明提供一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置，包括轉盤、半圓形弧狀磁鋼、上磁軛、霍爾元件、下磁軛、轉軸以及外殼，轉軸設置在外殼中部，所述的轉盤設置在外殼內，且轉盤位于轉軸上，轉軸可帶動轉盤旋轉，半圓形弧狀磁鋼設置在轉盤上表面，上磁軛設置在外殼內頂部壁面上，下磁軛設置在外殼內底部壁面上，且上磁軛與下磁軛位置相對，上磁軛與下磁軛側面設置有一間隙，霍爾元件設置在所述的間隙內，霍爾元件與上磁軛與下磁軛均不接觸，本發明針對常用的霍爾式角位移傳感器線性誤差大，測量系統結構復雜，需要信號處理電路及分析電路的線性化才能達到測量目的這一問題，提出了一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置及測量方法，工作穩定可靠，而且實施方便，經濟效益好。

技術領域

本發明屬于傳感測量技術領域，涉及一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置及測量方法。

背景技術

角位移測量在工業、航空、船舶等多個領域具有廣泛的應用。按照測量原理的不同，可以分為光電式、磁電式、電容式、電感式和電阻式等類型。

目前常用的霍爾式角位移傳感器線性誤差大，其測量系統結構復雜，需要信號處理電路及分析電路的線性化才能達到測量目的這一問題，因此，需要提出一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置及測量方法。

發明內容

本發明的目的是：針對常用的霍爾式角位移傳感器線性誤差大，測量系統結構復雜，需要信號處理電路及分析電路的線性化才能達到測量目的這一問題，提出了一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置及測量方法，工作穩定可靠，而且實施方便，經濟效益好。

本發明的技術方案是：

一種基于霍爾效應的角位移的測量裝置，包括轉盤(4)、半圓形弧狀磁鋼(5)、上磁軛(1)、霍爾元件(2)、下磁軛(3)、轉軸(6)以及外殼(7)，所述的轉軸(6)設置在外殼(7)中部，所述的轉盤(4)設置在外殼(7)內，且轉盤套(4)設在轉軸(6)上，轉軸(6)可帶動轉盤(4)同步旋轉，所述的半圓形弧狀磁鋼(5)設置在轉盤(4)上表面，所述的上磁軛(1)設置在外殼(7)內頂部壁面上，所述的下磁軛(3) 設置在外殼(7)內底部壁面上，且上磁軛(1)與下磁軛(3)位置相對，所述的上磁軛(1)與下磁軛(3)側面設置有一間隙，所述的霍爾元件 (2)設置在所述的間隙內，霍爾元件(2)與上磁軛(1)與下磁軛(3) 均不接觸。

進一步，還包括2個軸承(8)，所述的兩個軸承(8)分別設置在外殼(7)頂部和底部，所述的轉軸(6)設置在軸承(8)內部，且可在軸承(8)內轉動。

進一步，所述的霍爾元件(2)上表面與上磁軛(1)的距離不超過 0.5mm，下表面與下磁軛(3)的距離不超過0.5mm。

進一步，所述的半圓形弧狀磁鋼(5)為軸向磁極，上部為N極，下部為S極，半圓形弧狀磁鋼(5)材料為釹鐵硼或釤鈷，輸入場強45～75mT。

進一步，所述的霍爾元件(2)型號為CS3144，其采用+5V直流電源進行供電，霍爾元件(2)輸出電壓范圍是0.25～4.75V。

進一步，所述的轉盤(4)為圓形轉盤，由非鐵磁材料制成，中心設有安裝孔，用于固定安裝半圓形弧狀磁鋼(5)和轉軸(6)；半圓形弧狀磁鋼(5)固定在轉盤(4)的上表面，與轉盤(4)同心。

進一步，所述的上磁軛(1)為半圓形，由鐵磁材料制成，包括下凸起部分；下磁軛(3)為圓形，與轉盤(4)面積基本相同，由鐵磁材料制成，包括上凸起部分，所述上磁軛(1)的下凸起部分與下磁軛(3) 的上凸起部分之間形成間隙。

進一步，所述的外殼(7)由T1號鋼材料制成。

所述測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

步驟1：確定轉軸(6)的旋轉角位移0°位置，所述轉軸(6)的旋轉角位移0°位置為霍爾元件(2)輸出霍爾電勢值最小時轉軸(6)的位置；