一种霍尔效应非接触式直线位移线性测量方法

本发明公开了一种霍尔效应非接触式直线位移线性测量方法，其技术方案为：1) 使磁轭的长度l(x)和磁轭的截面积S3(x)均随位移量被测位移x的增加而增加；2)使空气隙长度f(x)随被测位移x的增加而非线性地增加；3)获得与被测位移x成线性关系的霍尔元件上的磁感应强度B(x)和霍尔式位移传感器的输出电压UH；4)霍尔元件固定不动，永磁体铁芯作为与被测位移量x同步变化的移动件沿x方向往复运动，测得被测位移量x。本发明的有益效果是：使霍尔式传感器能够精确测量较大范围的直线位移，扩大了霍尔式位移传感器的应用范围。

第一节 位移测量

本章分别介绍位移、速度、力与压力、振动、噪声和温度的测量方法。

一、常用位移传感器

本节介绍线位移、角位移测量专用传感器及测量实例。

测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。

按所测位移量值大小来分，一般分为大位移测量和微小位移测量。下页列出常用位移传感器的主要特点和使用性能。本节将重点介绍计量光栅。

±250mm* 同步机

微动同步器

旋转变压器 电 容 式 变面积

变间距

1% ~ 3% 360° ± ± 0.1 ° 0.5% ~ ±7° ±10° ±1% ± 0.05 % ±60° ± 0.1% 0.001 ~ ± ±1% 100mm* 0.005 % 0.001~10mm* ±1%

形状、加工质量影响。 可在1200r/min的转速下工作， 坚固，对温度和湿度不敏感

线性误差与变压比和测量范围 有关

介电常数受环境湿度、温度的 影响。 分辨率很好，但测量范围很小， 只能在小范围内近似保持线 性。 结构简单，动态特性好

霍 尔 元 件 感 应 同 步 器

±1.5mm

0.5%

直线性

0.001 10000mm*

~ 2.5 /250m m ±0.5

模拟和数字混合测量系统，数 字显示。 (直线式感应同步器的 分辨率可达1 )

旋转式 长光

栅

0~360°

计 量 光 栅 磁 场

圆光栅 长磁栅

0.001 ~ 3 10000mm*( 还 可接长) /1m 0~360° ± 0.5 角秒 0.001 10000mm* 0~360° 0~360° ~ 5 /1m ±1角 秒 0.000 001ra d 0.000 00001

同 上 ， 长 光 栅 分 辨 率 0.1 ~ 1

测量时工作速度可达12m/min

圆磁栅 角 度 编 码 器 接触式

分辨率好，可靠性高。

接触式

0~360°

rad