[发明专利]一种基于平面磁感应传感器的自适应位移检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于平面磁感应传感器的自适应位移检测装置及方法，将永磁体固连在被测物体上；将一组平面磁位移传感器位于被测物体活动区域中心的上方，或将多组平面磁位移传感器均布在被测物体活动区域内上方的同一平面内；每组平面磁位移传感器由两块平面磁位移传感器在水平面上相互垂直放置构成，各组平面磁位移传感器中两块平面磁位移传感器的位置关系相同；被测物体移动时，每组平面磁位移传感器分别采集被测物体活动平面上相互垂直的两个方向的磁场，选择每个方向上输出信号最强的平面磁位移传感器，根据其输出信号换算得到其所在方向的被测物体坐标值。本发明具有高灵敏度、快频响的特点，实现了姿轨控发动机微小推力测试。

技术领域

本发明属于平面位移轨迹检测技术领域，主要用于烟雾环境下的平面位移轨迹检测，实现姿轨控发动机微小推力矢量的测试。

背景技术

近年来随着国内固体姿轨控发动机技术的发展，固体姿轨控发动机的推力测试技术也得到越来越多地应用。目前国内通常采用传统的六分力测试技术完成较大推力测试，在微小推力多分力测试领域，采用真空环境下的吊摆法和激光干涉法，其中真空环境下的吊摆法局限于方法研究，没有实际应用价值，而采用激光干涉法，主要针对的是没有烟雾环境的电推力测试，在烟雾环境下的姿轨控发动机地面试验微小推力测试还未开展相关测试研究。

为了完成烟雾环境下的姿轨控发动机地面试验微小推力测试，需要采用间接测试技术，通过平面轨迹位移完成推力计算和分析。在平面位移轨迹检测技术领域，磁传感器是该技术中重要的一部分，近年来随着磁性薄膜的各向异性磁阻效应和铁磁/非磁金属多层结构薄膜的巨磁电阻在国外引起基础理论研究和应用方面的高度重视，薄膜磁阻传感器迅速成为磁性传感器技术中最活跃的一个分支，广泛应用于探矿、地下钻孔、位置检测、航海等方面。霍尼韦尔公司生产的各向异性磁阻传感器HMC系列就是最新研制出的一种四段桥式各向异性磁阻传感器。各向异性磁阻传感器采用输出值与磁场变化值一一对应的方法来测量在地磁场内的线位置(或位移)和角位置(或角位移)，具有低成本、小体积、能抑制噪声和良好的可靠性等优势。但是，单个HMC只能完成固定方向的位移检测，不能实现任意方向平面轨迹位移检测。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于平面磁感应传感器的自适应位移检测装置，构建饱和磁场测试环境避免外部磁场的干扰，通过饱和磁场内磁场信号的变化来确定被测物体的相对坐标位置和绝对坐标位置，从而通过被测产品的位移轨迹分析计算出微小推力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于平面磁感应传感器的自适应位移检测装置，包括信号处理器、一个永磁体和至少一组平面磁位移传感器。所述的永磁体固连在被测物体上；所述的一组平面磁位移传感器位于被测物体活动区域中心的上方，或者多组平面磁位移传感器均布在被测物体活动区域内上方的同一平面内；每组平面磁位移传感器由两块平面磁位移传感器在水平面上相互垂直放置构成，各组平面磁位移传感器中两块平面磁位移传感器的位置关系相同；被测物体移动时，每组平面磁位移传感器分别采集被测物体活动平面上相互垂直的两个方向的磁场，所述的信号处理器选择每个方向上输出信号最强的平面磁位移传感器，根据其输出信号换算得到其所在方向的被测物体坐标值。

所述的平面磁位移传感器选用传感器芯片HMC1512。

所述的传感器芯片HMC1512的输出信号通过放大电路，将输出电压值增加到0.8～4.5VDC。

所述的平面磁位移传感器共九组，构成3X3的矩阵排列。

所述的平面磁位移传感器与永磁体的距离确保所述的平面磁位移传感器始终工作在饱和磁场中。

相邻两组平面磁位移传感器的中心距为30mm；永磁体上表面与平面磁位移传感器安装平面的距离为5mm。