[发明专利]线性位置传感器

说明书

关于分案申请

本申请是中国专利申请号200880125724.1的分案申请。

相关并且共同未决申请的交叉引用

本申请要求2007年12月3日提交的美国临时专利申请序列号61/005,147、2008年1月7日提交的美国临时专利申请序列号61/010,230的申请日和公开文本的权益，这两个申请的全部披露内容像本文所引用的所有参考文献一样通过引用结合入本文。

技术领域

本申请总体涉及位置传感器。更具体地，本申请涉及可以和致动器一起用来产生指示位置信息的信号的线性位置传感器。

背景技术

位置感应用来以电子方式监控机械部件的位置或者移动。位置传感器产生随着所关注部件位置的改变而改变的电信号。在许多产品中包括电位置传感器。例如，位置传感器允许以电子方式监测和控制多种汽车部件的状态。

由于位置传感器必须基于所测量位置给出正确的电信号，所以位置传感器必须是准确的。如果不准确，位置传感器将影响正确估计和控制所监测部件的位置。

典型地，还需要位置传感器在其测量方面足够精确。然而，测量位置时所需的精度显然会根据特定使用环境而改变。对于一些目的，仅需要位置的一个大概指示；例如，指示阀门是大概打开还是大概关闭。在其他应用场合中，需要位置的更精确的指示。

位置传感器对于其所放置的环境还应该足够持久耐用。例如，汽车阀门上所使用的位置传感器会在汽车运行中经历基本持续的移动。这样的位置传感器应该使用这样的机械部件和电部件构成，即虽然有相当多的机械震动和热的极限值和梯度，但机械部件和电部件足以允许传感器在设计寿命期间保持足够的精度和准确度。

过去，位置传感器典型地是“接触”类型的。接触位置传感器需要物理接触来产生电信号。接触位置传感器典型地包括产生随部件位置而改变的电信号的电位计。接触位置传感器通常是精确的和准确的。遗憾的是，在移动期间由于接触导致的磨损限制了其耐久性。由于接触导致的摩擦力还可以降低部件的操作。此外，水侵入电位计传感器会使传感器失效。

传感器技术中的一个进步是开发了非接触式位置传感器。非接触式位置传感器（“NPS”）不需要信号发生器和感应元件之间的物理接触。而是，NPS利用磁体来产生作为位置函数而改变的磁场，并且利用装置来检测变化的磁场以测量待监测部件的位置。霍尔效应装置通常用来产生与装置上输入的磁通的大小和极性有关的电信号。霍尔效应装置可以物理接附到待监测的部件，并且因此随着部件移动以相对静止的磁体移动。相反，霍尔效应装置可以是静止的，其中磁体附接到待监测部件。在任一情况中，待监测部件的位置可以通过霍尔效应装置所产生的电信号来确定。

NPS的使用相比于接触位置传感器呈现多个明显的优势。因为NPS不需要信号发生器和感应元件之间的物理接触，所以在操作期间存在较少的物理磨损，导致更长的传感器的耐久性。因为在所监测项目和传感器自身之间没有任何物理接触而导致拖曳减少，所以使用NPS还是有优势的。

虽然NPS的使用表现出多种优势，但是为了使得NPS成为用于许多场合的令人满意的位置传感器，还存在必须克服的多个缺陷。磁性的不规律性或不完整性会对NPS的精确性和准确度造成影响。NPS的精确性和准确度还会受到传感器可能经受的许多机械振动和扰动的影响。因为在待检测项目和传感器之间不存在物理接触，它们可能会由于这些震动和扰动而失去对准。不对准会导致任何特定位置处所测量的磁场不同于原来对准时应有的磁场。因为测量磁场会不同于正确对准时的磁场，所以感知的位置是不精确的。磁场强度和所产生的信号的线性化也是影响因素。

现有技术的磁位置传感器还需要特定的电子装置来解决磁场随着温度的变化。磁体所产生的磁场随着温度变化，传感器必须能够区分温度改变和位置改变。

发明内容

本发明的一个特征是提供线性位置传感器。

本发明的另一个特征是提供用于感应可移动物体的位置的传感器。该传感器包括具有通过壁分开的一对内腔或者容腔的外壳。磁体托架布置在其中一个内腔中并且磁体联接到磁体托架。磁体托架联接到可移动物体。磁传感器布置在另一个内腔中。磁传感器产生指示可移动物体的位置的电信号。