基于磁敏传感技术的位移测量编码与识别

3 应用实例

若图1中的“铁磁性材料下作部件”表示液压缸的活塞杆；“非磁性材料”为特制黑色陶瓷，平整地覆盖在活塞杆表面；“磁敏元件”为霍尔元件，它以两个单位宽度为轴向间隔，绕活塞杆环状布置在液压缸前端，轴线与活塞杆一·致，以便尽可能减少活塞杆的角位移和径向位移的影响，精确测出其位置。

取h=3mm；b=2mm，则相邻霍尔元件轴向间距N---4mm，6位编码的每组码区长度L=30mm。

可知，要识别一个完粘的码区必须设置9个霍尔元件，但为了能随时识别出一个完整码区，必须设置16个霍尔元件。以图2所示时刻位置来说明其丁作过程，其中箭头表示霍尔元件，数字为其编号。

霍尔电路的工作原理是，在外磁场的作用下，当磁感应强度B超过导通工作点时，霍尔电路输出管导通，输出低电-半：若曰值低于释放点时，输出管截止，输出高电半。因此在“凸槽”时钢质活塞杆被磁化，磁感应强度曰增加，霍尔电路导通，输出低电平，用“1”表示；在“凹槽”时输出高电平，用“0”表示。以第1个霍尔元件为测量基准，从图2所示时刻起，位移晕旃次变化b=2mm时，一个码区行程内霍尔电路输出的二进制序列如表2所示。分析可知，序列的标识码为l 0000000 1，其前面或后面6位序列数分别为相邻的两个数值码，这使它具有很强的容错能力。标识码每隔一个霍尔元件间距N在低位部分右移一位。值得注意的是，标识码前面的数值码代表磁性标尺当前检测位置下一个码区的值。

根据霍尔电路识别出的前置数值码，在编码库找到对应的十进制数，假设为x，则磁性标尺行程的粗读数为30×(j，-1)mm：精读数根据标识码l 0 0 0 0 0 0 0 1确定，磁性标尺每左移4mm，标识码则右移一位。若低位不是标识码，则在上一个标识码代表的行程上加2mm。假设标识码右移了a位，则精读数为4xa+b，其中b当尾位为标识码时取0mm，否则取2mm。

综上，液压缸活塞杆的行程读数为S=30（x—1）+4Xa+b此类磁性标尺编码有两人优点：第一，便于找到即时位置的绝对行程值；第二，起校准作用，及时纠正行程计算错误。

4 结语

编码技术广泛应用于交通运输业、商业、测量丁程、制造业等领域，极大地提高了数据采集和信息处理的速度，改善了人们的工作和生活环境，提高了工作效率。本文提出的基于绝对量编码和磁敏传感技术的位移测量方法，以磁场方向变化为检测信号，其电磁转换特性使得整段磁性标尺可看作一个二进制序列，从而通过编码技术狭得被测量。所用方法克服了机械式位移测量系统体积大、精度低的缺点，具有行程长、测量精度与行程长度无关、可靠性高等优点，有较广泛的应用价值。