【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直线位移传感器的生产，具体涉及一种磁敏直线位移传感器，尤其涉及一种基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器及位置检测方法。
技术介绍
1、直线位移传感器的主要作用是将机械运动中直线方向上的位移量转换为可用的电信号输出，以便于后续的测量、控制或监测系统使用，常用于自动化生产线、航空航天、智能制造以及机器人等自动控制领域中。
2、随着新兴行业如新能源汽车、智能工厂、智慧城市等的兴起，对传感器的精度、响应速度、环境适应性以及集成度提出了更高要求。市场对非接触式传感器、高精度传感器，以及能在极端环境下稳定工作的传感器需求日益增加。
3、非接触式直线位移传感器主要包括线性差动变压器式直线位移传感器、磁敏直线位移传感器、磁致伸缩传感器、光学编码器、磁敏式编码器和电容式传感器等，其中线性差动变压器式直线位移传感器和磁敏直线位移传感器应用最为广泛。
4、线性差动变压器式位移传感器简称lvdt，是一种利用铁芯运动改变线圈电压以实现位移检测的直线位移传感器，虽然具有检测距离长、可靠性高和稳定性好的优点，但其体积较大，成本相对较高，且信号调制解调电路相对比较复杂，使得位置反馈灵敏度较低，使其应用受到限制。
5、磁敏直线位移传感器是一种利用磁钢和线性磁敏元件（如线性霍尔集成传感器、线性磁阻等）之间的磁感应原理实现直线位移检测的传感器，其直线位移检测原理如图1所示，磁钢从远离线性磁敏元件的位置向靠近线性磁敏元件的方向移动，在移动至最靠近线性磁敏元件的位置后继续向远离线性磁敏元件的方向移动，形成以磁钢
6、如图1所示，在位移-输出电压曲线中，c位置对应的输出电压为u0，即当线性磁敏元件的输出电压为u0时判断为无法检测到磁钢的信号，b位置对应的输出电压为线性区域中的最低输出电压ul，d位置对应的输出电压为线性区域中的最高输出电压uh，实际应用中，为了避免电压波动造成的干扰，以比u0略小的输出电压u1为靠近ul且刚开始检测到有效磁钢信号的输出电压，a位置对应的输出电压为u1，以比u0略大的输出电压u2为靠近uh且刚开始检测到有效磁钢信号的输出电压，e位置对应的输出电压为u2。bd之间的线性区域的任意位置都与特定的电压输出值一一对应，而ac之间和ce之间的区域中，同一个电压输出值会与两个不同位置对应，且因为ab之间和de之间为非线性区域而无法确定该区域输出电压对应的准确位置。
7、实际应用中，为了实现对磁钢位移的准确检测，将磁钢的移动范围对应位置限定在bd之间的线性区域对应的位置范围内，如此即可实现磁钢在该线性区域内的绝对位置的检测，具体采用如下公式计算：x1=m*α，x1为磁钢在bd区域内与b位置之间的距离，即为磁钢在坐标系的位移-输出电压曲线的线性区域中的绝对位置，m为线性磁敏元件的绝对输出电压，α为位置换算常量（与线性磁敏元件的特性、磁刚的磁通量相关），将待检测设备的移动件与磁钢连接，即可检测移动件的线性位移。
8、但是，如果采用一个磁钢和一个线性磁敏元件来实现线性位移检测，则存在如下问题：bd之间的线性区域对应的磁钢位移量较小（一般约为5mm），难以直接在现实工程中应用。
9、为了实现较大距离的线性位移检测，目前传统技术主要有如下两种方案：其一是将多个磁钢连接成一个磁条，其二是采用螺旋结构，使磁钢在直线运动过程的同时实现圆周运动，最终形成螺旋运动，这两种方式都能够增大直线位移检测范围。
10、但是，上述两种传统技术都存在一个缺陷，都只能检测磁钢的累计位移量，即只能检测磁钢的相对位置，不能检测磁钢的绝对位置，一旦系统在使用中掉电，则重启后必须以当前磁钢位置为起始位置，检测磁钢相对于起始位置的相对位置，并以此作为计算直线位移量的基础，相当于需要重新调零（即调节零位，零位即起始位）和计算，增大工作量，降低了检测效率和检测精度，严重限制了磁敏直线位移传感器的应用可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够检测磁钢绝对位置的基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器及位置检测方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，包括传感器外壳和安装于所述传感器外壳内的导杆、滑块、磁钢、线性磁敏元件、电路板，所述线性磁敏元件安装于所述电路板上，所述滑块安装在所述导杆上并能在所述导杆的轴向滑动，所述磁钢安装在所述滑块上，所述线性磁敏元件为一组且由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，所述磁钢为一个且靠近所述线性磁敏元件；或者，所述线性磁敏元件为两组，每组所述线性磁敏元件由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，两组所述线性磁敏元件分别位于所述导杆的相对两侧，所述磁钢为两个且分别位于所述滑块的相对两侧并分别靠近两组所述线性磁敏元件。
4、作为优选，为了对磁钢的直线运动行程进行限定以提高检测精度，所述传感器外壳的内壁与所述导杆两端对应的位置分别设有用于对所述磁钢的运动行程进行限位的限位柱。
5、作为优选，为了便于与待检测设备的移动件连接，所述滑块与拉杆的一端连接，所述拉杆的另一端穿过所述传感器外壳上的对应通孔并置于所述传感器外壳外；或者，所述滑块与滑柄的一端连接，所述滑柄的另一端穿过所述传感器外壳上的对应条形通孔并置于所述传感器外壳外。
6、一种所述基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器采用的位置检测方法，包括以下步骤：
7、步骤1、将同一组的所有线性磁敏元件对应的位移-输出电压曲线均设于以磁钢的位移量为横坐标、线性磁敏元件的输出电压为纵坐标的同一坐标系中，同一组的所有线性磁敏元件的数量为m个，所有的位移-输出电压曲线均相同且任意两条相邻的位移-输出电压曲线之间的实际间距相同且设该实际间距为k，即相邻两个线性磁敏元件之间的实际间距为k，每条位移-输出电压曲线均包括一个线性区域，线性区域的两端以外分别具有一个非线性区域，每条位移-输出电压曲线中的线性区域的中点对应的输出电压为u0、线性区域中的最低输出电压为ul、线性区域中的最高输出电压为uh，位移-输出电压曲线中靠近ul且刚开始检测到有效磁钢信号的输出电压为u1，位移-输出电压曲线中靠近uh且刚开始检测到有效磁钢信号的输出电压为u2，u1 <u0<u2；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，包括传感器外壳和安装于所述传感器外壳内的导杆、滑块、磁钢、线性磁敏元件、电路板，所述线性磁敏元件安装于所述电路板上，所述滑块安装在所述导杆上并能在所述导杆的轴向滑动，所述磁钢安装在所述滑块上，其特征在于：所述线性磁敏元件为一组且由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，所述磁钢为一个且靠近所述线性磁敏元件；或者，所述线性磁敏元件为两组，每组所述线性磁敏元件由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，两组所述线性磁敏元件分别位于所述导杆的相对两侧，所述磁钢为两个且分别位于所述滑块的相对两侧并分别靠近两组所述线性磁敏元件。
2.根据权利要求1所述的基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，其特征在于：所述传感器外壳的内壁与所述导杆两端对应的位置分别设有用于对所述磁钢的运动行程进行限位的限位柱。
3.根据权利要求1所述的基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，其特征在于：所述滑块与拉杆的一端连接，所述拉杆的另一端穿过所述传感器外壳上的对应通孔并置于所述传感器外壳外；或者，所述滑块
4.一种如权利要求1、2或3所述的基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器采用的位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的位置检测方法，其特征在于：所述磁钢的直线运动行程的一端行程终点在坐标系中与第一个所述线性磁敏元件对应的位移-输出电压曲线中的M点在纵坐标方向对齐，所述磁钢的直线运动行程的另一端行程终点在坐标系中与第m-1个所述线性磁敏元件对应的位移-输出电压曲线中的G点在纵坐标方向对齐。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，包括传感器外壳和安装于所述传感器外壳内的导杆、滑块、磁钢、线性磁敏元件、电路板，所述线性磁敏元件安装于所述电路板上，所述滑块安装在所述导杆上并能在所述导杆的轴向滑动，所述磁钢安装在所述滑块上，其特征在于：所述线性磁敏元件为一组且由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，所述磁钢为一个且靠近所述线性磁敏元件；或者，所述线性磁敏元件为两组，每组所述线性磁敏元件由多个所述线性磁敏元件在与所述导杆的轴向平行的方向依次等距排列组成，两组所述线性磁敏元件分别位于所述导杆的相对两侧，所述磁钢为两个且分别位于所述滑块的相对两侧并分别靠近两组所述线性磁敏元件。
2.根据权利要求1所述的基于多磁敏元件的磁敏直线位移传感器，其特征在于：所述传感器外壳的内壁与所述导杆两端对应的位置分别设有用于对...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，张延伟，康天骜，罗晶晶，文亮，唐雨诗，刘高平，鲍红军，胡佑朴，
申请(专利权)人：成都宏明电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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