位移传感器和位移传感测量系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105466324A(43)申请公布日2016.04.06(21)申请号201510992726.2(22)申请日2015.12.25(71)申请人无锡乐尔科技有限公司地址214000江苏省无锡市新区长江路16号科技创业园B区8402号(72)发明人朱海华李居强白建民王建国黎伟(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方(51)Int.Cl.G01B7/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称位移传感器和位移传感测量系统(57)摘要本发明公开了一种位移传感器，包括至少三个磁性传感单元，磁性传感单元用于测量待测物经过每个磁性传感单元时的磁场，所述待测物含有磁性材料，磁性传感单元沿待测物的运行方向排成一列或多列。本发明还公开了一种位移传感测量系统，采用前面所述的位移传感器，待测物上固定有多个磁性物质块，磁性传感单元还用于检测待测物中的磁性物质块经其时的磁场，相邻磁性传感单元之间的间距小于相邻磁性物质块的距离。还可在待测物具有磁性层，磁性传感单元还用于检测待测物的磁性层经其时的磁场。本发明具有高精度、高灵敏度、高气隙距离、抗干扰能力强的特点且降低了测量成本。CN105466324ACN105466324A权利要求书1/1页1.一种位移传感器，其特征在于，包括至少三个磁性传感单元，磁性传感单元用于测量待测物经过每个磁性传感单元时的磁场，所述待测物含有磁性材料，磁性传感单元沿待测物的运行方向排成一列或多列。2.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，还包括用于提供背景磁场并磁化待测物的磁体。3.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，所述磁性传感单元的磁场敏感方向相同。4.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，相邻磁性传感单元的间距相同。5.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，多个磁性传感单元并联和/或串联。6.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，所述磁性传感单元为单电阻结构或半桥结构或全桥结构；所述单电阻结构包括一个磁电阻；所述半桥结构包括两个串联的磁电阻；所述全桥结构包括两个并联的半桥结构；所述磁电阻由一个或多个磁性传感元件串联和/或并联构成，所述磁性传感元件包括各向异性磁电阻元件、巨磁电阻元件和/或磁性隧道结元件。7.一种位移传感测量系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的位移传感器，待测物上固定有多个磁性物质块，磁性传感单元还用于检测待测物中的磁性物质块经过其时的磁场，相邻磁性传感单元之间的间距小于相邻磁性物质块的距离。8.一种位移传感测量系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的位移传感器，待测物具有磁性层，磁性传感单元还用于检测待测物的磁性层经过其时的磁场。2CN105466324A说明书1/7页位移传感器和位移传感测量系统技术领域[0001]本发明涉及磁性传感器领域，特别是位移传感器和位移传感测量系统。背景技术[0002]位移传感器主要应用于自动化控制系统中，用以测量工业系统中部件的速度、位置、位移方向和角度等物理量。目前，常用的位移测量方式是将齿轮传感器安装在设备中，通过需要测量的部件和相应的齿轮连接，齿轮传感器通过测量齿轮的转速、位移量、位移方向、角度等物理量得知待测部件的相应物理量。[0003]常用的齿轮传感器为光敏传感器和磁性传感器。在机械转动系统中，面对震动、冲击、油污等恶劣环境，磁传感器比光敏传感器具有更大的优势。现有技术中有许多不同类型的磁传感器，例如以霍尔元件、各向异性磁电阻元件、巨磁电阻元件以及磁隧道结元件为敏感元件的磁传感器，其中霍尔传感器具有很大的测量范围，但是灵敏度和测量精度较低，后面几种属于磁电阻型传感元件，具有更高的灵敏度和测量精度。[0004]现有的磁性齿轮传感器的结构为背磁和两个磁性传感单元，磁性传感单元用于测量待测齿轮的齿经过时的磁场，每当一个齿轮经过一个传感单元时输出一个峰值，两组信号的相位差判断待测齿轮的运行方向，每组信号的信号峰值数即为经过的齿数，已知齿轮的齿距P和时间T，即可计算出待测齿轮的位移、速度、位移方向等物理量。每个磁性传感单元通常由两个半桥组成一个梯度全桥输出一路信号。背磁和磁性材料构成的齿轮之间形成一个梯度磁场，当齿轮的齿经过传感器时，磁场的分布发生变化，磁性传感单元的两个半桥分别感应齿轮经过时的磁场变化，然后两个半桥之间形成电势差，输出一路类正弦波信号。对于采用不同传感元件的传感器来说，传感单元沿敏感方向上的半桥之间的距离d和齿周期的长度P之间具有以下的关系：对于采用霍尔元件的传感器，有：P=2·d(1)对于采用巨磁电阻元件的传感器，有：P=4·d(2)对于采用磁隧道