[发明专利]一种基于线性测量原理的霍尔式阀位测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及传感器、检测技术和自动控制技术领域，尤其涉及一种基于线性测量原理的霍尔式阀位测量装置。

背景技术

传感器与检测技术，广泛应用于工业生产，尤其是自动控制工程领域。其工作原理是，通过对物体位移的实时采样，获取物体的当前位置数据，并与设定值相比较，根据差值和差值变化，完成对物体运动速度与位移的调节与控制，使物体位移始终保持在设定值。通过反馈输出电路，可以将物体位置数据反馈输出至控制器。同时可以通过按键和LCD液晶显示屏设定、修改软件的参数，或调取数据进行显示。

目前，现有技术中阀门阀位的检测装置中，接触式测量方法，普遍采用的是“反馈连杆+齿轮组+旋转式电位器”机械结构，反馈连杆通过特殊结构与气动执行机构的阀杆连在一起，并随着阀杆的移动而围绕连杆的另一端转动，该位移变量通过齿轮组件被放大若干倍，齿轮组同时带动与之相连接的电位器旋转一定的角度，电位器输出相应大小的电压信号，该信号输出至主电路进行信号的采样与处理；基于电磁场的非接触式阀位测量方法，一般有磁阻式非线性测量和霍尔式非线性测量两种。

上述现有技术中阀位检测装置在测量过程中，接触式位移传感器往往存在机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、精度低和结构寿命低，非接触式磁阻式、霍尔式检测装置中，由于采用非线性测量原理，导致计算复杂、计算耗时影响控制效果等诸多缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线性测量原理的霍尔式阀位测量装置，能够克服接触式物位检测装置中位移传感器存在的机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、测量精度低、结构寿命低或非接触式磁阻式、霍尔式检测装置中，由于采用非线性测量原理，导致计算复杂、计算耗时影响控制效果等诸多缺点。拥有更强的适应性，更高的测量精度；同时由于应用了一种近似线性的测量技术和简单的近似线性计算方法，所以运算速度提高，大大提高了测控系统的控制性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述一种基于线性测量原理的霍尔式阀位测量装置，包括磁钢结构体、霍尔探测头、主电路和反馈输出电路组成。所述磁钢结构体与阀门的阀杆连接，并随着阀杆的运动而运动，霍尔探测头被设置于磁钢结构体永久磁场中的特定位置，当霍尔探测头与磁钢结构体之间产生相对运动时，霍尔探测头便输出与位移呈近似线性关系的信号。

所述霍尔探测头，包括霍尔芯片、霍尔附属电路和探头壳体组成，且霍尔芯片焊接安装于霍尔附属电路的电路板上，所述霍尔附属电路的电路板安装于霍尔探测头的壳体之内，所述霍尔探测头的壳体是一个一端密封的中空金属结构，底部带有安装法兰和橡胶密封圈，可以连接固定于霍尔式阀位测量装置的本体。

所述磁钢结构体的结构属于特殊设计：一个磁钢结构体一般由两块磁钢的组成，两块磁钢的材质、磁性、厚度弧度、应该保持一致。其中一块磁钢的N极和S极分别与另一块磁钢的S极和N极、在同一个平面上相对、平行排列，且两者间隔一定的距离，其中两块磁钢的对应面，应该保持平行。譬如两个长方体形状磁钢之间的平行平面；同心放置的内外两个圆弧状条形磁钢之间的圆弧状曲面；上、下两个圆环（180弧度）状磁钢之间的平行平面等。

在所述磁钢结构体的永久磁场空间内，存在一段特殊区间，在该区间内沿着特殊要求的运动轨迹，磁场呈现良好的线性分布特性，沿着该轨迹运动的霍尔芯片或霍尔元件，可以产生线性输出信号，进而可以测量物体位移。在所述磁钢结构体磁钢的两端可以分别连接高导磁率的特殊结构“U”形导磁钢片，在该磁钢结构体的外部是一层磁屏蔽层，根据不同的测量需要，磁钢结构体可以封装成不同的形状，譬如中间带有“U”形凹槽的直立形状，以便进行直行程测量；或者带有环形凹槽的圆盘体形状，以便进行角行程测量。

将所述霍尔探测头设置于上述磁钢结构体的凹槽内，当所述磁钢结构体随着阀杆运动时，霍尔探测头便输出与位移成近似线性关系的信号。该信号被送入主电路进行采样与数据处理，获得当前阀位数据，处理后的阀位数据可以进行实时显示或经过位置反馈电路输出至上位机。

通过该霍尔式阀位测量装置，就能够克服目前接触式位移测量装置中位移式电位器传感器存在的机械磨损大、滞后、易受外界震动影响、精度低、结构寿命低，非接触式磁阻式、霍尔式位移检测装置中，由于采用非线性测量原理，导致计算复杂、计算耗时影响控制效果等诸多缺点。

附图说明