[实用新型]霍尔磁电航速传感器

说明书

本实用新型属电子——机械传感技术类。

远洋船舶因要随时确定船位，故要装设长期测量航速和航程的仪器，这些仪器采用各种传感器，有拖曳式、转轮式、水压式和电磁式等。随着电子技术的发展，电磁式传感器后来居上，且由模拟量型发展到数字脉冲量型，美国专利US－4644－788A所披露的是一种由霍尔效应装置组成的固体电磁传感器。桨轮由非晶体磁性材料构成，桨边被磁化以提供交替的南北极，桨轮可旋转地安装在船尾构架上，桨轮在水中转动，其转速与船舶的航行速度成正比；安装在靠近支撑部件的霍尔效应装置感应此正比于航速的交替变化的电磁场，随之产生一个交替变化的电信号，亦与航速成正比，此电信号经放大传给船上合适的仪表上显示。但由于其桨轮（信号源）安装于船尾，船尾部的流场、流线都较紊乱，加之桨轮为滑动摩擦支承，故桨轮转动的均匀稳定性较差，因而这种航速传感器的测航速精度受到影响。

内河及沿海中小型船舶营运航行时，不需要装设长期测量航速和航程的仪器，但在交船前的航行试验中必须进行航速测定。目前我国内河及沿海船舶在交船前的航行试验中，没有统一定型的仪器直接测量，而是采用电铃或电磁计数器、马表标杆等简单仪器，用“跑标”法间接测量，这种方法既费时、费功，且误差相当大。当然可以采用上述US－4644－788A所披露的传感器，但它必须在造船时安装，且结构复杂，作为交船前试航测速，这种传感器安装不便，且精度不够理想。

本发明的目的是为了使用一种仪器，能达到快速、简便、准确、直接、集中地完成中小型船舶航行试验中。关于主机、螺旋桨转速和船舶航速、回转半径与时间、惯性距离与时间等重要数据的测定，从而根本上改变现在内河及沿海中小型船舶航行试验中的落后状态，SHC－I数字航测仪满足了这一要求，而这一航测仪的最关键部件——航速传感器是本实用新型所述传感器，且克服了US－4644－788A所述传感器的弊端。本实用新型不必在造船时安装，它是通过测量杆可随时在现场装于任何一个被试船上。

本实用新型航速传感器，包括旋桨〔1〕、桨轴套〔2〕、固定轴〔27〕、磁钢〔25〕、隔磁片〔26〕、霍尔敏感元件〔24〕、导电杆〔9〕、绝缘环〔13、16〕、集电环〔14〕、引线柱〔15、18、20〕等；其特征在于霍尔敏感元件为中心内置式，即霍尔敏感元件〔24〕嵌装在图1B－B截面处固定轴〔27〕的U型槽中，并被隔磁片三面包围着，仅敏感面呈径向地且向外对着桨轴套〔2〕中的旋转磁钢的磁极。磁钢〔25〕为多个均匀分布的径向磁钢。这种磁钢以4～12为好，由于径向均匀分布（中间由隔磁片隔开），所以其旋转磁场为径向内射型旋转磁场，且为间隔均匀、同极性的，磁钢的安装方法如图1B－B所示，多个磁钢均匀分布地嵌在桨轴套〔2〕的槽中，其南北极的轴线通过固定轴〔27〕的中心，构成为对固定轴的中心呈向内的射线状态。桨轴套由精密球轴承〔5〕可转动地支承于固定轴上。固定轴中霍尔敏感元件静止不动，当磁钢随旋桨〔1〕和桨轴套〔2〕绕固定轴〔27〕旋转时，霍尔敏感元件被旋转的径向磁场切割，便产生与航速成正比的脉冲电信号。这种结构不仅使传感装置结构紧凑、尺寸小，而且经霍尔固体组件输出的信号为一系列矩形脉冲，其幅值大，故抗干扰能力强。隔磁片限制磁钢的有效作用区间，保证电磁变换信号与航速之间的正确可靠的比例关系。

本实用新型航速传感器的固定轴〔27〕的头部由双绝缘环〔13、16〕集电环〔14〕、导电杆〔9〕等构成，以带锥形状和弹性开口状为好。这样可保证固定轴在身架中及引线柱〔15、18〕处易拆装。在此装配处，增加一个密封圈，则可提高旋桨轴头部的密封和绝缘效果，又使旋桨与轴间摩擦系数不受外界影响，提高脉冲信号电平幅值。

本实用新型航速传感器的引线柱〔15〕对于集电环〔14〕最好为弹性压紧自动定位结构，且旋桨〔1〕、桨轴套〔2〕最好由精密滚动轴承支持在固定轴〔27〕上，这种结构可以减少摩擦，提高传感器的低速灵敏度和改善高速线性度。

本实用新型传感器由于其结构简单，安装使用方便，信号传递可靠，脉冲频率幅值大，抗干扰能力强，便于远距离传送和接收，输出信号为数字脉冲，便于数字化处理，可方便地与其它数字化仪表相接，频率与航速成正比，脉冲个数与航程成正比，因而不仅可测航速，还可作惯性试验、回转试验等多种用途。本实用新型由于不必在造船时安装，它可以选择流场、流线均较好的地方，使传感器所受兴波紊流和附壁效应的影响最小，从而提高传感器和整个测量仪的测量精度。

附图1为本实用新型所述传感器的结构图，图2为图1的A－A剖面视图，图3为图1的B－B剖面视图。图中代号如下：