一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统，基于磁感应技术的高精度平面位移传感器，所述的传感器内设置有处理器模块；还设置有按矩阵形式布置的磁场探测模块。通过本发明专利技术的传感器和位移检测方法，可以在磁场中的任意一个平面中，通过传感器可以测量任何一个点相对于参考点之间的相对距离和方向，位移检测精度≤0.2mm。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统
本专利技术专利属于测试
，涉及一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统。
技术介绍
在稳定磁场中，任意构建一个平面，在平面中指定一个参考点，采用磁感应技术，测量平面中的任何一个点对参考点之间的距离和方向。目前对于上述的技术要求，没有已知的传感器可以满足此要求。
技术实现思路
为填补现有技术的空白，本专利技术的目的是提供一种基于磁感应的平面位移传感器、位移检测方法及系统，利用磁感应技术检测并计算平面中的位移数据。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于磁感应的平面位移传感器，所述的传感器内设置有处理器模块；还设置有在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块。可选的，包括外壳，在外壳内设置处理器模块；还设置有在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块。可选的，包括外壳，在外壳的一端设置处理器模块；在外壳的另一端在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块。可选的，所述的磁场探测模块有9个，按照3×3的矩阵形式布置；所述的磁场探测模块的芯片为HMC1512；每个磁场探测模块分别在X轴方向和Y轴方向各设置一个HMC1512芯片；所述的处理器模块的芯片为DSPTMS320F28335。一种位移检测方法，该位移检测方法采用本专利技术所述的基于磁感应技术的高精度平面位移传感器进行与传感器耦合的磁钢的位移检测。可选的，包括：磁钢G的初始原点0(0，0)为位移传感器上多个磁场探测模块的几何中心点；步骤一、选定磁钢G，以四个相邻的磁场探测模块为检测计算单元，进行每个检测单元的线性区域及非线性区域的划分：步骤二、根据电压特征值、线性区域和非线性区域的划分结果，确定磁钢G在不同检测计算单元中X轴的偏差值Lx，确定磁钢G在不同检测计算单元中Y轴的偏差值Ly：步骤三、选定磁钢G的磁场探测模块基准坐标(X0，Y0)，基准坐标与步骤二中得到的偏差值相加即得磁钢G的真实坐标0’＝(X0+LX，Y0+LY)，输出位移值为可选的，所述的磁钢G的选定包括：相邻两个磁场探测模块在X轴方向和Y轴方向之间的距离相等，均为距离d，单位为cm，以磁钢G为中心，在半径H±0.5cm范围内磁钢G的磁感应强度GT≥80Gs。可选的，所述的每个检测单元的线性区域及非线性区域的划分包括：以相邻的四个磁场探测模块为检测计算单元，每个磁场探测模块的几何中心为区域顶点，顶点的顺次连线为区域边界，按照从左到右由上到下的顺序，依次将四个磁场探测模块命名为磁场探测模块A、磁场探测模块B、磁场探测模块C和磁场探测模块D；a、X轴方向的线性区域和非线性区域的划分：在划定的区域边界内分别进行X轴方向的线性区域划分，以UX1和UX2为X轴方向的线性区域的划分界限，形成沿X轴方向的第一横向线性区域LX1、横向非线性区域BPX和第二横向线性区域LX2；UX1为在同一X轴方向的靠近原点的磁场探测模块的电压校准临界点值，UX2为在同一X轴方向的远离原点的磁场探测模块的电压校准临界点值；UX3为X轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与靠近原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值；UX4为X轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与远离原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值；b、Y轴方向的线性区域和非线性区域的划分：在划定的区域边界内分别进行Y轴方向的线性区域划分，以UY1和UY2为Y轴方向的线性区域的划分界限，形成沿Y轴方向的第一纵向线性区域LY1、纵向非线性区域BPY和第二纵向线性区域LY2；UY1为在同一Y轴方向的靠近原点的磁场探测模块的电压校准临界点值，UY2为在同一Y轴方向的远离原点的磁场探测模块的电压校准临界点值；UY3为Y轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与靠近原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值；UY4为Y轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与远离原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值。可选的，磁场探测模块A、磁场探测模块B、磁场探测模块C和磁场探测模块D在X轴方向输出的电压分别为Uax、Ubx、Ucx和Udx；磁场探测模块A、磁场探测模块B、磁场探测模块C和磁场探测模块D在Y轴方向输出的电压分别为UaY、UbY、UcY和UdY；(1)根据电压特征值，确定磁钢在X轴的偏差值：1a)以在同一列的两个磁场探测模块为基准进行离磁钢G最近的沿X轴方向磁场探测模块行的判断：以位于同一列的磁场探测模块A和磁场探测模块C进行判断，或以位于同一列的磁场探测模块B和磁场探测模块D进行判断均可：以位于同一列的磁场探测模块A和磁场探测模块C进行判断；当UX3≤Uay＜0，则采用磁场探测模块A所在的磁场探测模块行的电压进行计算；当UX4＞Ucy＞0，则采用磁场探测模块C所在的磁场探测模块行的电压进行计算；1b)以步骤1a中选定的磁场探测模块行为基准，进行磁钢G所在横向线性区域的判断：步骤1a选定的磁场探测模块行为磁场探测模块A所在的行，当UX1≤Uax＜0，则磁钢G处于第一横向线性区域LX1；当0≤Ubx＜UX2，则磁钢G处于第二横向线性区域LX2；在第一横向线性区域LX1或第二横向线性区域LX2内，根据线性关系：Lx＝k·f(u)其中，Lx：在X轴方向磁钢与磁场探测模块之间的相对偏差距离；u：磁场探测模块的输出电压，在LX1区域，u＝Uax，在LX2区域，u＝Ubx；k：调整系数；当Uax＜Ux1和/或Ubx≥Ux2，则磁钢G处于横向非线性区域BPX；在横向非线性区域BPX内，采用BP神经元算法求解，可得LX；(2)根据电压补偿值，确定磁钢在Y轴的偏差值：2a)以在同一行的两个磁场探测模块为基准进行进行离磁钢G最近的沿Y轴方向磁场探测模块列的判断：以位于同一行的磁场探测模块A和磁场探测模块B进行判断；或以位于同一行的磁场探测模块C和磁场探测模块D进行判断均可；当Uy3≤Ucx＜0，则采用磁场探测模块C所在的磁场探测模块列的电压进行计算；当Uy4＞Udx＞0，则采用磁场探测模块D所在的磁场探测模块列的电压进行计算；2b)以步骤2a中选定的磁场探测模块列为基准，进行磁钢G所在纵向线性区域的判断：步骤2a选定的磁场探测模块列为磁场探测模块C所在的列，当Uy1≤Ucy＜0，则磁钢G处于第一纵向线性区域Ly1；当0≤Uay＜Uy2，则磁钢G处于第二纵向线性区域Ly2；在第一纵向线性区域Ly1或第二纵向线性区域Ly2内，根据线性关系：Ly＝k·f(u)其中，Ly：在X轴方向磁钢与磁场探测模块之间的相对偏差距离；u：磁场探测模块的输出电压，在Ly1区域，u＝Uay，在Ly2区域，u＝Uby；k：调整系数；当Ucy＜Uy1和/或Uay≥Uy2，则磁钢G处于横向非线性区域BPY；在横向非线性区域BPY内，采用BP神经元算法求解，可得LY。一种位移检测系统，所述的位移检测系统采用本专利技术所述的位移检测方法进行磁钢G在所述的位移检测器表面位移的检测。本专利技术的有益效果是：可以在磁场的任意一个平面中，通过传感器可以测量任何一个点相对于参考点之间的相对距离和方向，位移检测精度≤0.2mm。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁感应的平面位移传感器，其特征在于，所述的传感器内设置有处理器模块(1)；还设置有在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块(2)。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁感应的平面位移传感器，其特征在于，所述的传感器内设置有处理器模块(1)；还设置有在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块(2)。2.根据权利要求1所述的基于磁感应的平面位移传感器，其特征在于，包括外壳(3)，在外壳(3)内设置处理器模块(1)；还设置有在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块(2)。3.根据权利要求1所述的基于磁感应的平面位移传感器，其特征在于，包括外壳(3)，在外壳(3)的一端设置处理器模块(1)；在外壳(3)的另一端在同一平面内按矩阵形式布置的多个磁场探测模块(2)。4.根据权利要求1、2或3所述的基于磁感应的平面位移传感器，其特征在于，所述的磁场探测模块(2)有9个，按照3×3的矩阵形式布置；所述的磁场探测模块(2)的芯片为HMC1512；每个磁场探测模块(2)分别在X轴方向和Y轴方向各设置一个HMC1512芯片；所述的处理器模块(1)的芯片为DSPTMS320F28335。5.一种位移检测方法，其特征在于，该位移检测方法采用权利要求1-4任一权利要求所述的基于磁感应技术的高精度平面位移传感器进行与传感器耦合的磁钢的位移检测。6.根据权利要求5所述的位移检测方法，其特征在于，包括：磁钢G的初始原点O(0,0)为位移传感器上多个磁场探测模块的几何中心点；步骤一、选定磁钢G，以四个相邻的磁场探测模块为检测计算单元，进行每个检测单元的线性区域及非线性区域的划分：步骤二、根据电压特征值、线性区域和非线性区域的划分结果，确定磁钢G在不同检测计算单元中X轴的偏差值Lx，确定磁钢G在不同检测计算单元中Y轴的偏差值Ly：步骤三、选定磁钢G的磁场探测模块基准坐标(X0,Y0)，基准坐标与步骤二中得到的偏差值相加即得磁钢G的真实坐标O’＝(X0+LX，Y0+LY)，输出位移值为7.根据权利要求6所述的位移检测方法，其特征在于，所述的磁钢G的选定包括：相邻两个磁场探测模块在X轴方向和Y轴方向之间的距离相等，均为距离d，单位为cm，以磁钢G为中心，在半径H±0.5cm范围内磁钢G的磁感应强度GT≥80Gs。8.根据权利要求6所述的位移检测方法，其特征在于，所述的每个检测单元的线性区域及非线性区域的划分包括：以相邻的四个磁场探测模块为检测计算单元，每个磁场探测模块的几何中心为区域顶点，顶点的顺次连线为区域边界，按照从左到右由上到下的顺序，依次将四个磁场探测模块命名为磁场探测模块A、磁场探测模块B、磁场探测模块C和磁场探测模块D；a、X轴方向的线性区域和非线性区域的划分：在划定的区域边界内分别进行X轴方向的线性区域划分，以UX1和UX2为X轴方向的线性区域的划分界限，形成沿X轴方向的第一横向线性区域LX1、横向非线性区域BPX和第二横向线性区域LX2；UX1为在同一X轴方向的靠近原点的磁场探测模块的电压校准临界点值，UX2为在同一X轴方向的远离原点的磁场探测模块的电压校准临界点值；UX3为X轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与靠近原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值；UX4为X轴方向靠近原点的磁场探测模块和远离原点的磁场探测模块之间的中线与远离原点的磁场探测模块的电压输出波的交点电压值；b、Y轴方向的线性区域和非线性区域的划分：在划定的区域边界内分别进行Y轴方向的线性区域划分，以UY1和UY2为Y轴方向的线性区域的划分界限，形成沿Y轴方向的第一纵向线性区域LY1、纵向非线性区域BPY和第二纵向线性区域LY2；UY1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新德，王文强，钟锋，王超，李培培，邓安国，
申请(专利权)人：西安维控自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61