[发明专利]一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器及测量方法

权利要求书

1.一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：包括传感单元(1)、激励单元(2)；所述传感单元(1)为圆柱体中空结构，在传感单元(1)的顶端内底部中间位置设有一个巨磁阻芯片(7)；所述激励单元(2)为一端开口的圆柱体中空结构，在激励单元(2)的密封端内底部中间位置固定有一根磁条(13)，激励单元(2)的开口端设有一个转轴连接腔(14)。

2.如权利要求1所述的基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：所述传感单元(1)包括固定法兰(3)、长度调节件(4)、电路容纳件(5)、电路板(6)；所述固定法兰(3)底部设有三个连接固定孔(12)，由长螺钉通过三个连接固定孔(12)依次将固定法兰(3)、长度调节件(4)和电路容纳件(5)连接固定。

3.如权利要求2所述的基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：所述电路板(6)包括处理芯片(8)和所述巨磁阻芯片(7)；所述巨磁阻芯片(7)与处理芯片(8)及电路板(6)上相关器件电路连接，形成传感电路；所述电路容纳件(5)的顶端内底部中间设有一个电路容纳腔(9)；所述电路板(6)通过螺钉连接固定在电路容纳件(5)的顶端内底部，电路板(6)上的传感电路置于电路容纳腔(9)内。

4.如权利要求3所述的基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：所述长度调节件(4)的侧壁靠近固定法兰(3)一端开有一个出线孔(10)，外部控制线缆通过出线孔(10)与电路板(6)上的传感电路连接。

5.如权利要求4所述的基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：所述传感单元(1)和激励单元(2)的所有构件及元器件均采用封装胶进行灌封。

6.如权利要求5所述的基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，其特征在于：所述磁条(13)为径向磁化的长方体、圆柱体或者环体状永磁体；所述固定法兰(3)、长度调节件(4)、电路容纳件(5)和激励单元(2)均用非导磁材料制成。

7.一种如权利要求1至6任一项所述角位移传感器的测量方法，其特征在于：所述巨磁阻芯片(7)为双轴巨磁阻芯片，当所述激励单元(2)在待测转轴的带动下旋转时，在巨磁阻芯片(7)的X轴、Y轴方向分别产生V_x和V_y输出电压，经处理芯片(8)计算可得出角位移α的值为0～360°，其计算如式①、②和③所示：

V_x＝V₀sinα ①

V_y＝V₀cosα ②

由①、②可得：

其中，V₀为输入初始电压值。

8.如权利要求7所述的角位移传感器的测量方法，其特征在于：在所述电路板(6)上或外部设有一个温度传感器，温度传感器与处理芯片(8)电路连接；所述处理芯片(8)计算角位移值时，将所述温度传感器捕获的当前温度值带入校准曲线一并计算，对角位移的温漂进行校正，输出校正后的角位移值。

9.如权利要求8所述的角位移传感器的测量方法，其特征在于：所述校准曲线采用零点漂移曲线或输出漂移曲线；所述零点漂移曲线是将角位移传感器置于温箱中并设置为初始0°状态，改变温度，记录在所述温度传感器捕获的不同温度下的输出角位移值，得到一组温度与角位移对应的序列，对该序列拟合，从而得到不同温度下的零点漂移曲线；所述输出漂移曲线是将角位移传感器置于温箱中，改变温度，在不同温度下让角位移传感器的激励单元(2)旋转，记录在所述温度传感器捕获的不同温度下的输出角位移值，得到一组温度与角位移对应的序列，对该序列拟合，从而得到不同温度下的输出漂移曲线。