【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测试，涉及一种基于磁感应的球面位移传感器、位移检测方法及系统。
技术介绍
1、现有技术缺乏用于在饱和磁场中测量做任意球面轨迹运动的物体的实时角度、位移、速度及频率的传感器，比如，对于摆动喷管的火箭发动机，其推力和扭矩与发动机尾喷管的摆动角度密切相关；建立发动机推力与其摆动角度的关系模型对于发动机的设计直观重要；由于发动机工作时产生的高温，粉尘，振动等因素，目前没有比较好的测量方法来实现对发动机尾喷管摆动角度的实时测量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于磁感应的球面位移传感器、位移检测方法及系统，通过本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球面中，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，并输出其实时角度、位移、速度及频率。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于磁感应的球面位移传感器，设置非磁性壳体，所述的非磁性壳体的至少一个端面为接收面；所述的接收面为球面；在所述的接收面上布设矩阵式的磁阻传感器。
4、可选的，所述的非磁性壳体为圆柱形的壳体，所述的非磁性壳体的一个底面设为接收面。
5、可选的，所述的矩阵式布包括：布设多行x向磁阻传感器；布设多列y向磁阻传感器。
6、可选的，所述的矩阵式布设采用16组，即4行*4列布置。
7、可选的，所述的矩阵式布设采用每组2个磁阻传感器，包括x向磁阻传感器和y向磁阻传感器；分别进行x方向沿弧面移动测量
8、可选的，所述接收面的球面半径340mm；所述接收面上布设4行x向磁阻传感器，每行4个，相邻x向磁阻传感器的弧面中心距为25mm；所述接收面上布设4列y向磁阻传感器，每列4个，相邻y向磁阻传感器的弧面中心距为25mm。
9、可选的，所述的布设矩阵式的磁阻传感器的方式包括：在所述的接收面上按矩阵方式布设多个尼龙定位孔；每个尼龙定位孔的x向设置一个x向芯片安装板，y向设置一个y向芯片安装板，用于安装磁阻式传感器。
10、一种基于磁感应的球面位移传感器的位移检测系统，设置本专利技术任一所述的基于磁感应的球面位移传感器；
11、待测件上硬性连接设置永磁体，且两者共球心，待测件带动永磁体在基于磁感应的球面位移传感器的球面内摆动；基于磁感应的球面位移传感器依次连接数据采集单元、数据处理单元和以太网输出接口。
12、可选的，基于磁感应的球面位移传感器将测量值实时送给数据采集单元，数据处理单元接收数据采集送来的电压信号，实时解算出永磁体所处的位置，到参考点的弧长及方向，并通过以太网输出接口输出；永磁体与基于磁感应的球面位移传感器上任意一点的法向距离恒定；基于磁感应的球面位移传感器处的磁感应强度大于80gs。
13、一种基于磁感应的球面位移传感器的位移检测方法，利用基于磁感应的球面位移传感器的位移检测系统进行，具体包括：
14、设球面位移传感器的接收面是一个球的一部分，这个球的半径为r，则接收面的半径为r，单位mm；
15、设参考点为a，其位置采用经纬度的表示为(γ，α)，经纬度的单位是°，其坐标为：
16、xa＝r·cosα·cosγ
17、ya＝r·cosα·sinγ
18、za＝r·sinα；
19、当永磁体摆动到点b时，b的坐标为(θ，β)，其坐标为：
20、xb＝r·cosβ·cosθ
21、yb＝r·cosβ·sinθ
22、zb＝r·sinβ；
23、即：ρ＝arccos(cosα·cosβ·cos(θ-γ)+sinα·sinβ)；ρ为当永磁体由点a摆动到点b时的摆动角度；
24、而点a与点b之间的弧长为：
25、
26、本专利技术的有益效果是：
27、本专利技术对待测件摆动的位移检测精度≤0.2mm，最大频率200hz。可以在发动机工作时，实时测量发动机尾喷管摆动角度，测量误差≤0.2mm。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，设置非磁性壳体(31)，所述的非磁性壳体(31)的至少一个端面为接收面(32)；
2.根据权利要求1所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的非磁性壳体(31)为圆柱形的壳体，所述的非磁性壳体(31)的一个底面设为接收面(32)。
3.根据权利要求1或2所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布包括：
4.根据权利要求3所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布设采用16组，即4行*4列布置。
5.根据权利要求3所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布设采用每组2个磁阻传感器，包括X向磁阻传感器(324)和Y向磁阻传感器(325)；
6.根据权利要求1或2所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述接收面(32)的球面半径340mm；
7.根据权利要求1或2所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的布设矩阵式的磁阻传感器的方式包括：
8.一种基于磁感应的球面位移传感器的
9.根据权利要求8所述的基于磁感应的球面位移传感器的位移检测系统，其特征在于，基于磁感应的球面位移传感器(3)将测量值实时送给数据采集单元，数据处理单元接收数据采集送来的电压信号，实时解算出永磁体(2)所处的位置，到参考点的弧长及方向，并通过以太网输出接口输出；
10.一种基于磁感应的球面位移传感器的位移检测方法，其特征在于，利用权利要求8或9所述的基于磁感应的球面位移传感器的位移检测系统进行，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，设置非磁性壳体(31)，所述的非磁性壳体(31)的至少一个端面为接收面(32)；
2.根据权利要求1所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的非磁性壳体(31)为圆柱形的壳体，所述的非磁性壳体(31)的一个底面设为接收面(32)。
3.根据权利要求1或2所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布包括：
4.根据权利要求3所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布设采用16组，即4行*4列布置。
5.根据权利要求3所述的基于磁感应的球面位移传感器，其特征在于，所述的矩阵式布设采用每组2个磁阻传感器，包括x向磁阻传感器(324)和y向磁阻传感器(325)；
6.根据权利要求1或2所述的基于磁感应的球面...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新德，崔颖，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：
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