基于磁敏傳感技術(shù)的位移測(cè)量編碼與識(shí)別

3 應(yīng)用實(shí)例

若圖1中的“鐵磁性材料下作部件”表示液壓缸的活塞桿；“非磁性材料”為特制黑色陶瓷，平整地覆蓋在活塞桿表面；“磁敏元件”為霍爾元件，它以兩個(gè)單位寬度為軸向間隔，繞活塞桿環(huán)狀布置在液壓缸前端，軸線與活塞桿一·致，以便盡可能減少活塞桿的角位移和徑向位移的影響，精確測(cè)出其位置。

取h=3mm；b=2mm，則相鄰霍爾元件軸向間距N---4mm，6位編碼的每組碼區(qū)長(zhǎng)度L=30mm。

可知，要識(shí)別一個(gè)完粘的碼區(qū)必須設(shè)置9個(gè)霍爾元件，但為了能隨時(shí)識(shí)別出一個(gè)完整碼區(qū)，必須設(shè)置16個(gè)霍爾元件。以圖2所示時(shí)刻位置來(lái)說(shuō)明其丁作過(guò)程，其中箭頭表示霍爾元件，數(shù)字為其編號(hào)。

霍爾電路的工作原理是，在外磁場(chǎng)的作用下，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B超過(guò)導(dǎo)通工作點(diǎn)時(shí)，霍爾電路輸出管導(dǎo)通，輸出低電-半：若曰值低于釋放點(diǎn)時(shí)，輸出管截止，輸出高電半。因此在“凸槽”時(shí)鋼質(zhì)活塞桿被磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度曰增加，霍爾電路導(dǎo)通，輸出低電平，用“1”表示；在“凹槽”時(shí)輸出高電平，用“0”表示。以第1個(gè)霍爾元件為測(cè)量基準(zhǔn)，從圖2所示時(shí)刻起，位移暈旃次變化b=2mm時(shí)，一個(gè)碼區(qū)行程內(nèi)霍爾電路輸出的二進(jìn)制序列如表2所示。分析可知，序列的標(biāo)識(shí)碼為l 0000000 1，其前面或后面6位序列數(shù)分別為相鄰的兩個(gè)數(shù)值碼，這使它具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力。標(biāo)識(shí)碼每隔一個(gè)霍爾元件間距N在低位部分右移一位。值得注意的是，標(biāo)識(shí)碼前面的數(shù)值碼代表磁性標(biāo)尺當(dāng)前檢測(cè)位置下一個(gè)碼區(qū)的值。

根據(jù)霍爾電路識(shí)別出的前置數(shù)值碼，在編碼庫(kù)找到對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，假設(shè)為x，則磁性標(biāo)尺行程的粗讀數(shù)為30×(j，-1)mm：精讀數(shù)根據(jù)標(biāo)識(shí)碼l 0 0 0 0 0 0 0 1確定，磁性標(biāo)尺每左移4mm，標(biāo)識(shí)碼則右移一位。若低位不是標(biāo)識(shí)碼，則在上一個(gè)標(biāo)識(shí)碼代表的行程上加2mm。假設(shè)標(biāo)識(shí)碼右移了a位，則精讀數(shù)為4xa+b，其中b當(dāng)尾位為標(biāo)識(shí)碼時(shí)取0mm，否則取2mm。

綜上，液壓缸活塞桿的行程讀數(shù)為S=30（x—1）+4Xa+b此類(lèi)磁性標(biāo)尺編碼有兩人優(yōu)點(diǎn)：第一，便于找到即時(shí)位置的絕對(duì)行程值；第二，起校準(zhǔn)作用，及時(shí)糾正行程計(jì)算錯(cuò)誤。

4 結(jié)語(yǔ)

編碼技術(shù)廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、測(cè)量丁程、制造業(yè)等領(lǐng)域，極大地提高了數(shù)據(jù)采集和信息處理的速度，改善了人們的工作和生活環(huán)境，提高了工作效率。本文提出的基于絕對(duì)量編碼和磁敏傳感技術(shù)的位移測(cè)量方法，以磁場(chǎng)方向變化為檢測(cè)信號(hào)，其電磁轉(zhuǎn)換特性使得整段磁性標(biāo)尺可看作一個(gè)二進(jìn)制序列，從而通過(guò)編碼技術(shù)狹得被測(cè)量。所用方法克服了機(jī)械式位移測(cè)量系統(tǒng)體積大、精度低的缺點(diǎn)，具有行程長(zhǎng)、測(cè)量精度與行程長(zhǎng)度無(wú)關(guān)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，有較廣泛的應(yīng)用價(jià)值。