[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

说明书

本发明公开了一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器及测量方法，包括传感单元、激励单元，所述传感单元包括固定法兰、长度调节件、电路容纳件、电路板；所述电路板包括巨磁阻芯片、处理芯片，巨磁阻芯片位于电路板中间，电路板设置在电路容纳件底部中间；所述激励单元包括磁条、上壳体，所述磁条固定于上壳体底部的中间；所述传感单元安装到待测转轴的轴向外侧的固定壁上，所述激励单元安装在待测转轴的一端头部，安装后的传感单元与激励单元处于同一轴心。该基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器具有灵敏度突出、测量精度高、使用寿命长的特点，并且防护等级更高、使用功耗更低、体积更小、价格也较便宜，适合于广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器及测量方法。

背景技术

目前，在工程机械、电气设备、航空航天等众多机械传动应用领域，常常使用传感器对其旋转机构的旋转速度和角度进行检测。其中，角度传感器一般安装在转向机构上，角度传感器与信号处理电路连接，信号处理电路与显示电路连接，这样便可以将转向机构转动的角度转换为可读取的电信号，并在显示电路中显示出来，进一步提高方向控制的准确性和及时性。

现有的角度传感器大多是接触式的，以电阻式角度传感器为例，机械式可变电阻必须在安装时要精确对准转轴，以确保检测的准确性。此外，由于机械式可变电阻必须与转轴有接触，除了组装误差外，也会因接触磨损而很快降低传感器的使用寿命和精度。

近年来，以非接触式传感器取代接触式传感器的趋势日益明显。例如，在CN107131893A、CN201628538U专利文献中，分别发明实现了磁敏型和霍尔型角度传感器，大大提高了传感器的使用寿命和传感灵敏度，同时也减小传感器的体积。但是，这样的角度传感器仍然存在如下问题：1、虽然磁体与磁敏元件、霍尔元件实现了非接触，但是从结构上看，仍需将固定有磁体的被测转轴伸入传感器感应腔内，使得转轴与传感器壳体有连接关系，这样的传感器仍为一体式设计，转轴转动时形成的轴向力和径向力也会对传感器产生影响，如果在能够产生较大轴向力和径向力的大型设备(如工程机械)上长时间使用，则会使传感器的测量精度降低。2、这样的传感器特别是在转轴连接处密封性、坚固性较差，因此传感器的防水防尘性能不高，其防护等级最多能达到IP43。3、霍尔型角位移传感器由于自身物理性能的原因，线性度较差，灵敏度偏低，温漂严重，影响了角位移测量的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺点，提出一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器及测量方法，进一步提高角位移传感器的测量精度和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于巨磁阻效应的非接触角位移传感器，包括传感单元、激励单元；所述传感单元为圆柱体中空结构，在传感单元的顶端内底部中间位置设有一个巨磁阻芯片；所述激励单元为一端开口的圆柱体中空结构，在激励单元的密封端内底部中间位置固定有一根磁条，激励单元的开口端设有一个转轴连接腔。使用时，待测转轴插入所述转轴连接腔通过螺钉连接固定住激励单元，所述传感单元安装到待测转轴的轴向外侧的固定壁上并与激励单元处于同一中心轴线上，巨磁阻芯片与磁条相对平行靠近。

进一步地，所述传感单元包括固定法兰、长度调节件、电路容纳件、电路板；所述固定法兰底部设有三个连接固定孔，由长螺钉通过三个连接固定孔依次将固定法兰、长度调节件和电路容纳件连接固定。

进一步地，所述电路板包括处理芯片和所述巨磁阻芯片；所述巨磁阻芯片与处理芯片及电路板上相关器件电路连接，形成传感电路；所述电路容纳件的顶端内底部中间设有一个电路容纳腔；所述电路板通过螺钉连接固定在电路容纳件的顶端内底部，电路板上的传感电路置于电路容纳腔内。

进一步地，所述长度调节件的侧壁靠近固定法兰一端开有一个出线孔，外部控制线缆通过出线孔与电路板上的传感电路连接。