[发明专利]一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法

说明书

本发明提供一种基于霍尔效应的角位移的测量装置，包括转盘、半圆形弧状磁钢、上磁轭、霍尔元件、下磁轭、转轴以及外壳，转轴设置在外壳中部，所述的转盘设置在外壳内，且转盘位于转轴上，转轴可带动转盘旋转，半圆形弧状磁钢设置在转盘上表面，上磁轭设置在外壳内顶部壁面上，下磁轭设置在外壳内底部壁面上，且上磁轭与下磁轭位置相对，上磁轭与下磁轭侧面设置有一间隙，霍尔元件设置在所述的间隙内，霍尔元件与上磁轭与下磁轭均不接触，本发明针对常用的霍尔式角位移传感器线性误差大，测量系统结构复杂，需要信号处理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的这一问题，提出了一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法，工作稳定可靠，而且实施方便，经济效益好。

技术领域

本发明属于传感测量技术领域，涉及一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法。

背景技术

角位移测量在工业、航空、船舶等多个领域具有广泛的应用。按照测量原理的不同，可以分为光电式、磁电式、电容式、电感式和电阻式等类型。

目前常用的霍尔式角位移传感器线性误差大，其测量系统结构复杂，需要信号处理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的这一问题，因此，需要提出一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法。

发明内容

本发明的目的是：针对常用的霍尔式角位移传感器线性误差大，测量系统结构复杂，需要信号处理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的这一问题，提出了一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法，工作稳定可靠，而且实施方便，经济效益好。

本发明的技术方案是：

一种基于霍尔效应的角位移的测量装置，包括转盘(4)、半圆形弧状磁钢(5)、上磁轭(1)、霍尔元件(2)、下磁轭(3)、转轴(6)以及外壳(7)，所述的转轴(6)设置在外壳(7)中部，所述的转盘(4)设置在外壳(7)内，且转盘套(4)设在转轴(6)上，转轴(6)可带动转盘(4)同步旋转，所述的半圆形弧状磁钢(5)设置在转盘(4)上表面，所述的上磁轭(1)设置在外壳(7)内顶部壁面上，所述的下磁轭(3) 设置在外壳(7)内底部壁面上，且上磁轭(1)与下磁轭(3)位置相对，所述的上磁轭(1)与下磁轭(3)侧面设置有一间隙，所述的霍尔元件 (2)设置在所述的间隙内，霍尔元件(2)与上磁轭(1)与下磁轭(3) 均不接触。

进一步，还包括2个轴承(8)，所述的两个轴承(8)分别设置在外壳(7)顶部和底部，所述的转轴(6)设置在轴承(8)内部，且可在轴承(8)内转动。

进一步，所述的霍尔元件(2)上表面与上磁轭(1)的距离不超过 0.5mm，下表面与下磁轭(3)的距离不超过0.5mm。

进一步，所述的半圆形弧状磁钢(5)为轴向磁极，上部为N极，下部为S极，半圆形弧状磁钢(5)材料为钕铁硼或钐钴，输入场强45～75mT。

进一步，所述的霍尔元件(2)型号为CS3144，其采用+5V直流电源进行供电，霍尔元件(2)输出电压范围是0.25～4.75V。

进一步，所述的转盘(4)为圆形转盘，由非铁磁材料制成，中心设有安装孔，用于固定安装半圆形弧状磁钢(5)和转轴(6)；半圆形弧状磁钢(5)固定在转盘(4)的上表面，与转盘(4)同心。

进一步，所述的上磁轭(1)为半圆形，由铁磁材料制成，包括下凸起部分；下磁轭(3)为圆形，与转盘(4)面积基本相同，由铁磁材料制成，包括上凸起部分，所述上磁轭(1)的下凸起部分与下磁轭(3) 的上凸起部分之间形成间隙。

进一步，所述的外壳(7)由T1号钢材料制成。

所述测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：确定转轴(6)的旋转角位移0°位置，所述转轴(6)的旋转角位移0°位置为霍尔元件(2)输出霍尔电势值最小时转轴(6)的位置；