专利名称：一种被磁化物体位移检测方法及位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测磁场及其变化技术，具体地说明是一种被磁化物体位移检测方法及位移传感器，它使用霍尔器件实现位移检测，用于检测各种可被磁化的物体的位移的变化。
背景技术：
霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。目前，使用霍尔器件构成的位移传感器都是霍尔器件的工作电流保持不变，使其在一个均匀的梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压值大小只由它在该磁场中的位移来决定。图1-1、1-2示出目前典型的2种产生梯度磁场的磁场系统与霍尔器件组成的位移传感器的设置结构图。其中图1-1表现为磁场系统与霍尔器件之间的垂直方向移动结构；图1-2表现为磁场系统与霍尔器件之间平行方向移动结构。将它们固定在被测系统上，可构成霍尔位移传感器。采用此种方法所构成的霍尔位移传感器要求在被测系统中构建一个磁场系统，并且使霍尔器件在一定的磁场范围内移动。因此不同的被测系统需要构建不同磁场系统，使霍尔位移传感器的通用性差、可重用性低，并且不利于批量生产、单个成本偏高。
发明内容
本发明目的是提供一种通用性好、可重用性高，便于批量生产的被磁化物体位移检测方法及位移传感器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案一种被磁化物体位移检测方法采用将霍尔器件置于磁场中心位置即磁场强度最弱的区域的方式检测被测系统，根据不同的电压信号得出所测物体之间的不同位移变化值；其中所述磁场为霍尔器件提供稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作；霍尔器件采用具有线性模拟电压输出的霍尔器件；所述磁场可以为两柱形结构磁性体构成，亦可以由环形结构磁性体构成。
一种被磁化物体位移传感器，包括一磁场，为霍尔器件提供一个稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作；一霍尔器件，具有线性模拟电压输出，即其输出电压在一定的磁场强度内与磁场的强度成线性变化；且安装在磁场中心位置即磁场强度最弱的区域(通过导线分别与电源和地相连，并输出模拟电压信号)，构成霍尔位移传感器，安装在被测系统上。
其中所述磁场可以为两柱形结构磁性体，一端为N极、另一端为S极，线性霍尔器件置于两柱形磁性体之间；最好置于两柱形磁性体之间的中心区域；所述磁场还可以为一环形结构磁性体，一侧为N极、另一侧为S极，线性霍尔器件置于环形结构磁性体中心处。
本发明的工作原理所述两种结构所产生稳定磁场的磁场系统与线性霍尔器件组成的位移传感器结构固定在被测系统上，构成一个新型的霍尔位移传感器。其原理是将线性霍尔器件分别固定两种结构产生的磁场中心位置，使霍尔器件与磁场系统构成一体(其磁场中心位置的磁场强度最弱)，当有其各种可被磁化的物体接近或远离时，由于所述磁场在各种可被磁化的物体中产生磁化现象，从而在被磁化的物体中形成与之反向的磁场。因此中心位置处的磁场强度变化最大，霍尔器件的输出电压变化范围也最大，检测电路将最容易检测到它的位移变化。
本发明具有如下优点采用本发明方法所构成的霍尔位移传感器，实现了霍尔器件与磁场系统构成一体，它无需在被测系统中建一个磁场系统，霍尔器件不需要在一定的磁场范围内移动。因此同一霍尔位移传感器可以用在不同的被测系统中工作，而不需要构建不同磁场系统，使霍尔位移传感器的通用性好、可重用性高，并且利于批量生产、单个成本低。
图1-1是现有技术中产生梯度磁场的磁场系统示意图(磁场系统与霍尔器件之间垂直方向移动结构)。
图1-2是现有技术中产生梯度磁场的磁场系统示意图(磁场系统与霍尔器件之间平行方向移动结构)。
图2是本发明一个实施例的结构框图。
图3是本发明另一个实施例的实用原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
本发明被磁化物体位移检测方法是将霍尔器件置于磁场中心位置即磁场强度最弱的区域；其中磁场为霍尔器件提供稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作；霍尔器件采用具有线性模拟电压输出的霍尔器件；本实施例所述磁场为两柱形结构磁性体构成。
所述被磁化物体位移传感器，如图2所示，包括一磁场，由两柱形结构磁性体构成，一端为N极、另一端为S极；一霍尔器件(本实施例采用芯片SS49E)，具有线性模拟电压输出，即其输出电压在一定的磁场强度内与磁场的强度成线性变化；且安装在磁场中心位置即磁场强度最弱的区域，本实施例置于两柱形磁性体之间，即两柱形磁性体中心线之间中心线的中点；引出端有三1为供电电源输入端，与直流电源(+3V-+6V)端相连接；2为模拟电压信号输出端，与不同系统的控制监测装置模拟输入端相连接；3为供电电源地端，与系统电源地端相连接。所构成霍尔位移传感器，安装在被测系统上。
该磁场系统实现了磁场结构中心位置的磁场强度最弱的设计要求，为霍尔器件提供一个稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作。线性霍尔器件，用于检测所构成的磁场结构中心位置的磁场强度的变化，并将磁场强度变化转化为线性变化的电压输出给控制监测装置。这样的位移传感器的使用不需在被测系统中建一个磁场系统，霍尔器件也不需要在一定的磁场范围内移动。
实施例2与实施例1不同之处在于如图3所示，所述磁场为一环形结构磁性体，一侧为N极、另一侧为S极，线性霍尔器件置于环形结构磁性体中心处。本实施例中4为环形磁钢，为霍尔器件提供一个稳定的磁场环境。线性霍尔器件亦采用芯片SS49E，它被固定于环形磁钢4的中心位置，与环形磁钢4构成一体，用于检测其中心位置的磁场强度变化，并且将磁场强度的变化转化为模拟电压信号的形式，并将其输出给控制监测装置。线性霍尔器件的供电电源输入端1与直流电源(+3V-+6V)端相连接；线性霍尔器件的供电电源地端3与系统电源地端相连接；线性霍尔器件的模拟电压信号输出端2与不同系统的控制监测装置模拟输入端相连接。
本发明的工作过程是当有各种可被磁化的物体相对环形磁钢产生不同的位移变化时，固定于环形磁钢中的线性霍尔器件将其检测到的磁场强度的变化，并通过模拟电压信号输出端2以模拟电压信号形式输出给控制监测装置。控制监测将根据不同的电压信号得出物体与环形磁钢之间的不同的位移变化值。
通过本发明方法所构成的霍尔位移传感器，实现了霍尔器件与磁系统的一体化，为使用带来的极大的便利。
权利要求
1.一种被磁化物体位移检测方法，其特征在于采用将霍尔器件置于磁场中心位置即磁场强度最弱的区域的方式检测被测系统，根据不同的电压信号得出所测物体之间的不同位移变化值。
2.按权利要求1所述被磁化物体位移检测方法，其特征在于所述霍尔器件采用具有线性模拟电压输出的霍尔器件。
3.按权利要求1所述被磁化物体位移检测方法，其特征在于所述磁场可以为两柱形结构磁性体构成，亦可以由环形结构磁性体构成。
4.一种被磁化物体位移传感器，其特征在于包括一磁场，为霍尔器件提供一个稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作；一霍尔器件，具有线性模拟电压输出，即其输出电压在一定的磁场强度内与磁场的强度成线性变化；且安装在磁场中心位置即磁场强度最弱的区域，构成一体化结构的霍尔位移传感器，安装在被测系统上。
5.按权利要求4所述被磁化物体位移传感器，其特征在于所述磁场可以为两柱形结构磁性体，一端为N极、另一端为S极，线性霍尔器件置于两柱形磁性体之间。
6.按权利要求5所述被磁化物体位移传感器，其特征在于最好置于两柱形磁性体之间的中心区域。
7.按权利要求4所述被磁化物体位移传感器，其特征在于所述磁场还可以为一环形结构磁性体，一侧为N极、另一侧为S极，线性霍尔器件置于环形结构磁性体中心处。
全文摘要
本发明涉及使用霍尔器件实现位移检测的结构设计，具体是一种被磁化物体位移检测方法及位移传感器，它采用将霍尔器件置于磁场中心位置即磁场强度最弱的区域的方式检测被测系统；所述磁场可以为两柱形结构磁性体构成，亦可以由环形结构磁性体构成，为霍尔器件提供一个稳定的磁场环境，使线性霍尔器件能够在其中正常工作；所述霍尔器件具有良好线性模拟电压输出，即它的输出电压在一定的磁场强度内随着磁场强度的变化进行线性变化。通过本发明方法的控制监测将根据不同的电压信号得出所测物体之间的不同位移变化值。所构成的霍尔位移传感器，实现了霍尔器件与磁系统的一体化，为使用、生产带来极大的便利。
文档编号G01R33/06GK1940465SQ20051004732
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者杨志家, 赵雪峰 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所