一种基于电磁感应的速度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于电磁感应的速度测量装置，速度测量装置包括磁场单元、感应单元和信号处理单元，磁场单元安装于被测对象上，被测对象在感应单元附近运动时在感应单元中产生交变电压信号，信号处理单元采集感应单元输出的交变电压信号，并对交变电压信号求积分获得磁通量曲线，根据磁通量曲线的过零点时间和感应单元的位置获得被测对象的位移‑时间信息，进而获得被测对象的速度。本实用新型专利技术的装置将位移信息转换成电信号，通过对电信号的检测实现高速测量，实现简单方案、低造价，以及微秒级内的位移及速度测量。

A speed measuring device based on electromagnetic induction

The utility model discloses a speed measuring device based on electromagnetic induction, the speed measuring device comprises a magnetic unit, a sensing unit and a signal processing unit, a magnetic field unit installed on the measured object, the object in motion near the induction unit in the induction unit produces alternating voltage signal, alternating voltage signal acquisition signal processing unit the sensing unit and the signal output of the alternating voltage integral gain flux curve, according to the flux curve of zero crossing time and induction unit position displacement time information of the measured object, and then measured the velocity of the object. The device of the utility model converts displacement information into electrical signals, realizes high-speed measurement by detecting the electrical signals, realizes simple schemes, low cost, and displacement and velocity measurement in microsecond.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁感应的速度测量装置
本技术属于测量
，更具体地，涉及一种基于电磁感应的速度测量装置。
技术介绍
对运动或者变形物体的速度测量广泛应用于工业生产、科研等领域。随着对测量对象、环境要求的不断提高，高速测量成为重要的研究课题。目前在高速测量方面，主要采用的方法有光学方法、基于高速摄像机的测量方法、基于多普勒效应声学方法等。上述测量方法均存在设备成本高、测量方案复杂，对测量环境要求高的问题，直接制约了其应用以及相关领域的研究和发展。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种基于电磁感应的速度测量装置，旨在解决现有技术现有速度测量装置存在设备成本高、测量方案复杂以及对环境要求高的技术问题。本技术提供了一种基于电磁感应的速度测量装置，包括：磁场单元，安装于被测对象上，产生第一磁场和第二磁场。感应单元，包括横向感应导体阵列和纵向感应导体阵列，横向感应导体阵列为在同一平面平行排列的多个横向矩形导体，纵向感应阵列为在同一平面平行排列的多个纵向矩形导体，横向感应导体阵列中横向矩形导体排列方向与纵向感应导体阵列中纵向矩形导体排列方向垂直，在由磁场单元产生第一磁场和第二磁场的共同作用下，每个横向矩形导体输出第一交变电压信号，每个纵向矩形导体输出第二交变电压信号；信号处理单元，与感应单元连接，接收多个第一交变电压信号和多个第二交变电压信号，并根据多个第一交变电压信号、多个第二交变电压信号、各两相邻横向矩形导体之间的间距和各两相邻纵向导体之间的间距确定被测对象的速度；第一磁场为横向矩形导体排列方向的磁场，第二磁场为纵向矩形导体排列方向的磁场。将感应单元置于被测对象行程上，由于被测对象上安装有磁场单元，当被测对象在平行于感应单元所在平面运动时，会在横向感应导体阵列中的每个横向矩形导体和纵向感应导体阵列中的每个纵向矩形导体产生交变电压信号，当被测对象经过横向感应导体阵列中的某个横向矩形导体的中心时，该横向矩形导体的磁通量为零，信号处理单元获取每个横向矩形导体输出的交变电压信号，并对每个横向矩形导体输出的交变电压信号进行积分，获得每个横向矩形导体的磁通量变化曲线，每个横向矩形导体的磁通量变化曲线为零的时刻为被测对象经过横向矩形导体中心的时刻，根据经过横向矩形导体中心的时刻和每个横向矩形导体的距离获得被测对象在横向矩形导体排列方向的速度，同理，可以获得被测对象在纵向矩形导体排列方向的速度，通过合成被测对象在横向矩形导体排列方向的速度和纵向矩形导体排列方向的速度获得被测对象的速度，实现对被测对象在二维平面内做任何形式运动的速度测量。进一步地，两个相邻横向矩形导体之间的间距和两个相邻纵向矩形导体之间的间距根据速度测量装置的测量精度确定。进一步地，横向矩形导体在纵向矩形导体排列方向的尺寸远大于磁场单元在纵向矩形导体排列方向的尺寸，使得纵向矩形导体排列方向的磁场在横向矩形导体中穿过的磁通量为零。进一步地，纵向矩形导体在横向矩形导体排列方向的尺寸远大于磁场单元在横向矩形导体排列方向的尺寸，使得横向矩形导体排列方向的磁场在纵向矩形导体中穿过的磁通量为零。通过本技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果:1、本技术提供的速度测量装置，将磁场单元固定在被测对象上，被测对象在感应单元附近运动，带动磁场单元运动，由运动的磁场单元在感应单元中产生交变电压信号，对于磁场单元和被测对象要求不高，使得该速度测量装置容易实现，通过交变电压信号、横向矩形导体的间距以及纵向矩形导体的间距获得被测对象在横向矩形导体排列方向的速度和纵向矩形导体排列方向，从而获得被测对象在运动平面的速度，可以实现被测对象在运动平面上做任何运动的速度测量，例如直线运动和曲线运动。2、本技术提供的速度测量装置，通过在高速运动物体的运动行程上布置横向矩形导体和纵向矩形导体，且增大信号处理单元采集交变电压信号的速率，可以满足微秒级内的速度测量。没有复杂的测量过程和高精度的部件使本技术提供的方案成本低。3、本技术提供的速度测量装置基于电磁感应原理，不需要从外界引入光、声等其他物理量进行测量，降低了速度测量装置的精度和测量环境的要求；且本技术提供的技术方案简单易行、低造价、不受空间大小的限制，适用于低温、液体、黑暗、狭小环境等恶劣的测量环境，环境适应能力强，有广泛的应用前景。可应用于不同尺寸和运动范围的对象，即可以用于微观测速，也可以用与宏观测速，例如汽车测速，并且可以拓展为三维运动的速度测量。附图说明图1是本技术提供的速度测量装置的示意图；图2是本技术提供的横向矩形导体输出的交变电压信号的波形示意图；图3是本技术提供的横向矩形导体输出的交变电压信号积分后波形示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术提供的基于电磁感应的速度测量装置包括感应单元1，感应单元1包括横向感应导体阵列11和纵向感应导体阵列12，横向感应导体阵列11为在同一平面平行排列的多个横向矩形导体，纵向感应导体阵列12为在同一平面平行排列的多个纵向矩形导体，横向矩形导体和纵向矩形导体均为绕制呈矩形的导体，感应单元1与信号处理单元2连接，信号处理单元2采集并处理感应单元1输出的电交变压信号，被测对象3上安装有磁场单元4，磁场单元4包括横向磁场单元41和纵向磁场单元42，横向磁场单元41产生的磁场轴线方向与横向矩形导体排列方向相同，纵向磁场单元42产生的磁场轴线方向与纵向矩形导体排列方向相同。感应单元1布置于被测对象3的行程上，当被测对象3运动时，带动磁场单元4运动，磁场单元4产生横向矩形导体排列方向的磁场和纵向矩形导体排列方向的磁场作用于感应单元1，使感应单元1中穿过的磁通量为变化的，感应单元1中横向矩形导体和纵向矩形导体中产生交变电压信号。对于磁场单元和被测对象要求不高，使得该速度测量装置容易实现。磁场单元4在感应单元1中的磁通量为交变的,当被测对象位于一个横向矩形导体在横向矩形导体排列方向的中心时，横向磁场单元41产生的磁场穿过横向矩形导体中磁通量为零，又由于横向矩形导体在纵向矩形导体排列方向的长度远大于纵向磁场单元42在纵向矩形导体排列方向的长度，纵向磁场单元42产生的磁场穿过横向矩形导体也为零，故横向矩形导体中的磁通量为零。磁场产生装置4产生的磁场在第i个横向矩形导体中穿过的磁通量为Φi，在被测对象运动过程中，横向矩形导体中穿过的磁通量Φi是一个随时间变化的量，而在第i个横向矩形导体中感应出交变电压信号由信号处理单元采集并处理，第i个横向矩形导体中感应出交变电压信号为:对信号处理单元采集到的第i个横向矩形导体的交变电压信号Ui行积分处理，得到第i个横向矩形导体的磁通量Φi：当被测对象的中心运动到第i个横向矩形导体的中心时，第i个横向矩形导体中穿过的磁通量Φi为零，获取第i个横向矩形导体中穿过的磁通量Φi的过零点时间ti和第i个横向矩形导体的中心位置di。根据每个横向矩形导体中穿过磁通量为零的时间点ti和第i个横向矩形导体的中心位置di得到被测对象在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁感应的速度测量装置，其特征在于，包括：磁场单元(4)，安装于被测对象上，产生第一磁场和第二磁场；感应单元(1)，包括横向感应导体阵列(11)和纵向感应导体阵列(12)，横向感应导体阵列(11)为在同一平面平行排列的多个横向矩形导体，纵向感应阵列(12)为在同一平面平行排列的多个纵向矩形导体，所述横向感应导体阵列(11)中横向矩形导体排列方向与所述纵向感应导体阵列(12)中纵向矩形导体排列方向垂直，在由磁场单元(4)产生第一磁场和第二磁场的共同作用下，每个横向矩形导体输出第一交变电压信号，每个纵向矩形导体输出第二交变电压信号；信号处理单元(2)，与感应单元(1)连接，接收所述多个第一交变电压信号和所述多个第二交变电压信号，并根据所述多个第一交变电压信号、多个第二交变电压信号、所述两相邻横向矩形导体之间的间距和所述两相邻纵向导体之间的间距确定被测对象的速度；所述第一磁场为横向矩形导体排列方向的磁场，所述第二磁场为纵向矩形导体排列方向的磁场。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应的速度测量装置，其特征在于，包括：磁场单元(4)，安装于被测对象上，产生第一磁场和第二磁场；感应单元(1)，包括横向感应导体阵列(11)和纵向感应导体阵列(12)，横向感应导体阵列(11)为在同一平面平行排列的多个横向矩形导体，纵向感应阵列(12)为在同一平面平行排列的多个纵向矩形导体，所述横向感应导体阵列(11)中横向矩形导体排列方向与所述纵向感应导体阵列(12)中纵向矩形导体排列方向垂直，在由磁场单元(4)产生第一磁场和第二磁场的共同作用下，每个横向矩形导体输出第一交变电压信号，每个纵向矩形导体输出第二交变电压信号；信号处理单元(2)，与感应单元(1)连接，接收所述多个第一交变电压信号和所述多个第二交变电压信号，并根据所述多个第一交变电压信号、多个第二交变电压信号、所述两相...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，吴佳玮，李亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42