[发明专利]永磁电磁混合系统的测距装置

权利要求书

1.一种永磁电磁混合系统的测距装置，所述永磁电磁混合系统包括电磁铁(1)和永磁体(2)，所述电磁铁(1)的底面为水平的吸附面，所述永磁体(2)位于所述电磁铁(1)正下方且与所述电磁铁(1)不接触；其特征在于，所述永磁电磁混合系统的测距装置包括：

至少两个线性霍尔元件(3)，间隔设置在所述电磁铁(1)的吸附面上，其中一个线性霍尔元件(3)位于所述吸附面正中位置并与所述永磁体(2)位置相对，至少两个线性霍尔元件(3)用于获取所述永磁体(2)所激发的永磁磁场和所述电磁铁(1)中励磁电流所激发的电磁磁场叠加后的混合磁场的磁场强度电信号；

信号补偿模块(4)，与每一线性霍尔元件(3)电连接，用于对所述混合磁场的磁场强度电信号进行补偿以抵消来自电磁磁场的影响，并输出仅与永磁磁场相关的补偿后的磁场强度电信号，用以表征所述电磁铁(1)与所述永磁体(2)之间的距离；

电源模块，与所述电磁铁(1)、所述线性霍尔元件(3)和所述信号补偿模块(4)连接，用于向所述电磁铁(1)、所述线性霍尔元件(3)和所述信号补偿模块(4)供电。

2.根据权利要求1所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述电磁铁(1)为E型电磁铁或电磁吸盘。

3.根据权利要求1所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述永磁体(2)为钕铁硼永磁体、钐钴永磁体或铝镍钴永磁体，所述永磁体(2)的形状为圆柱体、长方体或环形体。

4.根据权利要求1所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述线性霍尔元件(3)的数量为三个，呈一字型等距间隔排列在所述吸附面上，且中间位置的线性霍尔元件(3)位于所述吸附面正中位置并与所述永磁体(2)位置相对。

5.根据权利要求1所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述线性霍尔元件(3)的数量为五个，且其中一个线性霍尔元件(3)位于所述吸附面正中位置并与所述永磁体(2)位置相对，其余四个线性霍尔元件(3)呈等距的旋转对称设置在所述吸附面的外围。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述信号补偿模块(4)为数字控制器，所述数字控制器采用以下公式计算补偿后的磁场强度电信号：

其中，U_补偿后为补偿后的磁场强度电信号；U₀为位于吸附面正中位置的线性霍尔元件获取的混合磁场的磁场强度电信号；K为补偿系数，U_调零为调零系数；i为位于吸附面外围的第i个线性霍尔元件，且i≥1；n为位于吸附面外围的线性霍尔元件的个数；U_i为位于吸附面外围的线性霍尔元件获取的混合磁场的磁场强度电信号。

7.根据权利要求6所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述信号补偿模块(4)还用于实现补偿系数校准，包括：

向所述电磁铁(1)通入特定频率与波幅的交流电，通过所述线性霍尔元件(3)实时获取混合磁场的磁场强度电信号；

确定位于吸附面正中位置的线性霍尔元件(3)获取的混合磁场的磁场强度电信号与位于吸附面外围的线性霍尔元件(3)获取的混合磁场的磁场强度电信号之和的敏感度；

将所述敏感度确定为所述数字控制器的补偿系数。

8.根据权利要求7所述的永磁电磁混合系统的测距装置，其特征在于，所述敏感度采用线性规划数据拟合得到：

其中，U′₀为位于吸附面正中位置的线性霍尔元件获取的混合磁场的磁场强度电信号，U′_i为位于吸附面外围的线性霍尔元件获取的混合磁场的磁场强度电信号，i为位于吸附面外围的第i个线性霍尔元件，且i≥1，n为位于吸附面外围的线性霍尔元件的个数；在电磁磁场的影响下，U′₀与两者的变化呈线性相关；K为U′₀与之间的敏感度，C为截距。