專利名稱：一種被磁化物體位移檢測方法及位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測磁場及其變化技術(shù)，具體地說明是一種被磁化物體位移檢測方法及位移傳感器，它使用霍爾器件實現(xiàn)位移檢測，用于檢測各種可被磁化的物體的位移的變化。
背景技術(shù)：
霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。目前，使用霍爾器件構(gòu)成的位移傳感器都是霍爾器件的工作電流保持不變，使其在一個均勻的梯度磁場中移動，它輸出的霍爾電壓值大小只由它在該磁場中的位移來決定。圖1-1、1-2示出目前典型的2種產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)與霍爾器件組成的位移傳感器的設(shè)置結(jié)構(gòu)圖。其中圖1-1表現(xiàn)為磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間的垂直方向移動結(jié)構(gòu)；圖1-2表現(xiàn)為磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間平行方向移動結(jié)構(gòu)。將它們固定在被測系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾位移傳感器。采用此種方法所構(gòu)成的霍爾位移傳感器要求在被測系統(tǒng)中構(gòu)建一個磁場系統(tǒng)，并且使霍爾器件在一定的磁場范圍內(nèi)移動。因此不同的被測系統(tǒng)需要構(gòu)建不同磁場系統(tǒng)，使霍爾位移傳感器的通用性差、可重用性低，并且不利于批量生產(chǎn)、單個成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種通用性好、可重用性高，便于批量生產(chǎn)的被磁化物體位移檢測方法及位移傳感器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一種被磁化物體位移檢測方法采用將霍爾器件置于磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域的方式檢測被測系統(tǒng)，根據(jù)不同的電壓信號得出所測物體之間的不同位移變化值；其中所述磁場為霍爾器件提供穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；霍爾器件采用具有線性模擬電壓輸出的霍爾器件；所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，亦可以由環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成。
一種被磁化物體位移傳感器，包括一磁場，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；一霍爾器件，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域(通過導(dǎo)線分別與電源和地相連，并輸出模擬電壓信號)，構(gòu)成霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
其中所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體，一端為N極、另一端為S極，線性霍爾器件置于兩柱形磁性體之間；最好置于兩柱形磁性體之間的中心區(qū)域；所述磁場還可以為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。
本發(fā)明的工作原理所述兩種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生穩(wěn)定磁場的磁場系統(tǒng)與線性霍爾器件組成的位移傳感器結(jié)構(gòu)固定在被測系統(tǒng)上，構(gòu)成一個新型的霍爾位移傳感器。其原理是將線性霍爾器件分別固定兩種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場中心位置，使霍爾器件與磁場系統(tǒng)構(gòu)成一體(其磁場中心位置的磁場強(qiáng)度最弱)，當(dāng)有其各種可被磁化的物體接近或遠(yuǎn)離時，由于所述磁場在各種可被磁化的物體中產(chǎn)生磁化現(xiàn)象，從而在被磁化的物體中形成與之反向的磁場。因此中心位置處的磁場強(qiáng)度變化最大，霍爾器件的輸出電壓變化范圍也最大，檢測電路將最容易檢測到它的位移變化。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點采用本發(fā)明方法所構(gòu)成的霍爾位移傳感器，實現(xiàn)了霍爾器件與磁場系統(tǒng)構(gòu)成一體，它無需在被測系統(tǒng)中建一個磁場系統(tǒng)，霍爾器件不需要在一定的磁場范圍內(nèi)移動。因此同一霍爾位移傳感器可以用在不同的被測系統(tǒng)中工作，而不需要構(gòu)建不同磁場系統(tǒng)，使霍爾位移傳感器的通用性好、可重用性高，并且利于批量生產(chǎn)、單個成本低。


圖1-1是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)示意圖(磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間垂直方向移動結(jié)構(gòu))。
圖1-2是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生梯度磁場的磁場系統(tǒng)示意圖(磁場系統(tǒng)與霍爾器件之間平行方向移動結(jié)構(gòu))。
圖2是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明另一個實施例的實用原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明被磁化物體位移檢測方法是將霍爾器件置于磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域；其中磁場為霍爾器件提供穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；霍爾器件采用具有線性模擬電壓輸出的霍爾器件；本實施例所述磁場為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成。
所述被磁化物體位移傳感器，如圖2所示，包括一磁場，由兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，一端為N極、另一端為S極；一霍爾器件(本實施例采用芯片SS49E)，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域，本實施例置于兩柱形磁性體之間，即兩柱形磁性體中心線之間中心線的中點；引出端有三1為供電電源輸入端，與直流電源(+3V-+6V)端相連接；2為模擬電壓信號輸出端，與不同系統(tǒng)的控制監(jiān)測裝置模擬輸入端相連接；3為供電電源地端，與系統(tǒng)電源地端相連接。所構(gòu)成霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
該磁場系統(tǒng)實現(xiàn)了磁場結(jié)構(gòu)中心位置的磁場強(qiáng)度最弱的設(shè)計要求，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作。線性霍爾器件，用于檢測所構(gòu)成的磁場結(jié)構(gòu)中心位置的磁場強(qiáng)度的變化，并將磁場強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)化為線性變化的電壓輸出給控制監(jiān)測裝置。這樣的位移傳感器的使用不需在被測系統(tǒng)中建一個磁場系統(tǒng)，霍爾器件也不需要在一定的磁場范圍內(nèi)移動。
實施例2與實施例1不同之處在于如圖3所示，所述磁場為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。本實施例中4為環(huán)形磁鋼，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境。線性霍爾器件亦采用芯片SS49E，它被固定于環(huán)形磁鋼4的中心位置，與環(huán)形磁鋼4構(gòu)成一體，用于檢測其中心位置的磁場強(qiáng)度變化，并且將磁場強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號的形式，并將其輸出給控制監(jiān)測裝置。線性霍爾器件的供電電源輸入端1與直流電源(+3V-+6V)端相連接；線性霍爾器件的供電電源地端3與系統(tǒng)電源地端相連接；線性霍爾器件的模擬電壓信號輸出端2與不同系統(tǒng)的控制監(jiān)測裝置模擬輸入端相連接。
本發(fā)明的工作過程是當(dāng)有各種可被磁化的物體相對環(huán)形磁鋼產(chǎn)生不同的位移變化時，固定于環(huán)形磁鋼中的線性霍爾器件將其檢測到的磁場強(qiáng)度的變化，并通過模擬電壓信號輸出端2以模擬電壓信號形式輸出給控制監(jiān)測裝置。控制監(jiān)測將根據(jù)不同的電壓信號得出物體與環(huán)形磁鋼之間的不同的位移變化值。
通過本發(fā)明方法所構(gòu)成的霍爾位移傳感器，實現(xiàn)了霍爾器件與磁系統(tǒng)的一體化，為使用帶來的極大的便利。
權(quán)利要求
1.一種被磁化物體位移檢測方法，其特征在于采用將霍爾器件置于磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域的方式檢測被測系統(tǒng)，根據(jù)不同的電壓信號得出所測物體之間的不同位移變化值。
2.按權(quán)利要求1所述被磁化物體位移檢測方法，其特征在于所述霍爾器件采用具有線性模擬電壓輸出的霍爾器件。
3.按權(quán)利要求1所述被磁化物體位移檢測方法，其特征在于所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，亦可以由環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成。
4.一種被磁化物體位移傳感器，其特征在于包括一磁場，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；一霍爾器件，具有線性模擬電壓輸出，即其輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)與磁場的強(qiáng)度成線性變化；且安裝在磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域，構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)的霍爾位移傳感器，安裝在被測系統(tǒng)上。
5.按權(quán)利要求4所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體，一端為N極、另一端為S極，線性霍爾器件置于兩柱形磁性體之間。
6.按權(quán)利要求5所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于最好置于兩柱形磁性體之間的中心區(qū)域。
7.按權(quán)利要求4所述被磁化物體位移傳感器，其特征在于所述磁場還可以為一環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體，一側(cè)為N極、另一側(cè)為S極，線性霍爾器件置于環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體中心處。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用霍爾器件實現(xiàn)位移檢測的結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體是一種被磁化物體位移檢測方法及位移傳感器，它采用將霍爾器件置于磁場中心位置即磁場強(qiáng)度最弱的區(qū)域的方式檢測被測系統(tǒng)；所述磁場可以為兩柱形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，亦可以由環(huán)形結(jié)構(gòu)磁性體構(gòu)成，為霍爾器件提供一個穩(wěn)定的磁場環(huán)境，使線性霍爾器件能夠在其中正常工作；所述霍爾器件具有良好線性模擬電壓輸出，即它的輸出電壓在一定的磁場強(qiáng)度內(nèi)隨著磁場強(qiáng)度的變化進(jìn)行線性變化。通過本發(fā)明方法的控制監(jiān)測將根據(jù)不同的電壓信號得出所測物體之間的不同位移變化值。所構(gòu)成的霍爾位移傳感器，實現(xiàn)了霍爾器件與磁系統(tǒng)的一體化，為使用、生產(chǎn)帶來極大的便利。
文檔編號G01R33/06GK1940465SQ20051004732
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者楊志家, 趙雪峰 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所