[发明专利]基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法

权利要求书

1、一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法，是一种利用霍尔效应实现的非接触式采集数据的方法；其特征在于：该方法以磁钢为待测物体放置在波尔共振仪上，位于运动状态的波尔共振仪上的磁钢所产生的磁场相对于临近该磁钢固定放置的霍尔元件传感器形成一个变化的磁场，再藉由霍尔元件传感器在该变化的磁场中所感应的电压来反映待测物体的运动状态；最后将该感应电压进行放大和分析处理；该方法包括下述步骤：

(1)准备霍尔元件传感器、波尔共振仪、小圆柱形磁钢、差分放大器、以及信号采集和分析仪器，并将小圆柱形磁钢粘固在波尔共振仪的转轴上，利用波尔共振仪在该磁钢周围空间形成一个随该磁钢运动状态变化而改变的磁场，且要满足对波尔共振仪的运动状态不产生任何影响的条件；

(2)使用霍尔元件传感器采集该波尔共振仪的摆轮运动状态的数据，并将传感器检测出来的数据信号用差分放大器进行放大，再将放大器的输出信号输入给信号采集和分析仪器，进行分析处理。

2、根据权利要求1所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括下列操作内容：

(11)准备一个用作传感器的半导体材料制成的矩形霍尔片，将该霍尔片固定焊接在一个长条状印刷电路板的一端，该印刷电路板上设有分别用于引入霍尔片的输入电流和将霍尔片感应产生的霍尔电压导出的四条导线，其中该霍尔片相对应的两个侧面的一对接线点用作输入电流的输入端，并用稳压电源或电池为其供电；另外两个相对应的侧面的一对接线点则作为霍尔电压的输出端；

(12)准备一个重量不超过10克的小圆柱形磁钢，用作待测物体-波尔共振仪的摆轮的振幅信息的表征物，并将该小圆柱形磁钢固设在摆轮的转轴上，以尽可能地避免或减少对波尔共振仪的受力状态产生影响；

(13)准备一个差分放大电路以及信号采集和分析仪器，该差分放大电路由直接耦合的两级运算放大器组成，第一级运放用于直接放大所述导出的霍尔电压，其放大倍数应不低于2000倍，第二级运放用于消除测试过程中产生的直流偏压分量；该信号采集和分析仪器用于采集数据信号并进行分析处理，最后将差分放大电路的输出端连接至信号采集和分析仪器的输入端。

3、根据权利要求1所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)利用一个三维调节固定支架固定夹持该长条状印刷电路板，并调整其夹持位置，以使该印刷电路板端部的霍尔片尽量靠近固设在波尔共振仪转轴中心的小圆柱形磁钢片，但要留有必要的间隙距离，以使波尔共振仪的摆轮在摆动的过程中，刚好不蹭到磁钢，即不能影响该磁钢的运动；

(22)使该波尔共振仪的摆轮发生转动、或往复摆动、或混沌运动，以便该小圆柱形磁钢在其周围形成一个随该摆轮运动状态变化而改变的磁场；

(23)利用信号采集和分析仪器直接将所采集的数据信号显示在显示屏上。

4、根据权利要求2所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在于：所述步骤(11)中的稳压电源或电池的供电电压为1.5～3伏，工作电流为1～3mA。

5、根据权利要求2所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在于：所述步骤(13)中的信号采集和分析仪器是安装有美国国家仪器公司NI开发的数据采集和图形化显示的编程语言，即实验室虚拟仪器工程LabVIEW的计算机与美国国家仪器公司NI生产的数据采集卡的组合，以便用户能够直接利用LabVIEW编程语言的自身功能或自编程序，一次完成感应电压数据的采集、存储和分析处理，并将分析结果显示于计算机屏幕上。