專利名稱：磁感應物理量傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁感應角速度、角加速度傳感器，旋轉、傾斜、垂直度角位移傳感器，線位移傳感器，旋轉磁性編碼器，流量、流速傳感器，電位器等，但不僅限于此。
背景技術：
在中國發(fā)明專利申請?zhí)?1801291.4的專利文件中公開了一種同類傳感器，提出了一種選擇磁鐵形狀提高線性度的方法，但是，由于其方法是通過在轉動軸心安裝磁敏元件，然而，在永磁鐵與磁敏元件(霍爾電路)的相對旋轉過程中，雖然線性度得到改善，但是，由于磁敏元件存在一定的面積，或者說，磁敏元件是通過測量磁通量的變化來實現(xiàn)測量的，在永磁鐵與磁敏元件的相對旋轉過程中，磁敏元件感受面積上所感受到的磁場變化仍然存在著一定的非線性，因而，在檢測過程中，其線性誤差不能得到較大的改善，或者說，測量中，仍然存在著較大的線性誤差，或者說，存在者不利于批量制造的缺陷；并且，上述技術，均存在較大的線性誤差。在中國專利申請?zhí)?9213631.8的專利文件中公開了一種用于檢測線位移的“磁性滾輪位移傳感器”，其不足之處在于由于使用的是旋轉編碼器，而傳感器輸出的是一定位移時的脈沖值，因而，分辨率較低；在中國專利申請?zhí)?0209732.6的專利文件中公開了一種“高靈敏銻化銦電位器”，其不足之處也是線性度不度，制造工藝復雜，成本高等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述缺點，提供一種線性度較好，體積小，結構簡單，制造容易，分辨率高，成本較低的磁感應物理量傳感器。
本發(fā)明的目的通過下述途徑達到檢測角速度、角加速度，旋轉、傾斜、垂直度角位移，線位移，流體流量、流速，旋轉磁性編碼，磁敏電位控制器的“磁感應物理量傳感器”；主要由磁感應傳感器，轉動軸、產生永久磁場的磁性部件等構成，磁感應傳感器處于磁場中，磁感應傳感器可同軸、繞軸線相對磁性部件作相對旋轉運動，隨著磁感應傳感器與磁性部件的相對旋轉運動，磁性部件與磁感應傳感器的距離變化，磁性部件在磁感應傳感器上輻射變化的磁場(磁通量)，磁感應傳感器的電參數(shù)產生變化；其中磁性部件是具有徑向上、半徑變化的、產生永久磁場的磁性部件；磁性部件徑向上、半徑的變化是通過實際定制的，方法是隨著磁性部件轉動，永磁性部件在磁感應傳感器固定位置、固定面積上產生變化的磁場強度(磁通量)，磁感應傳感器輸出與轉動角度呈線性比例關系變化的電參數(shù)；由此，隨著磁感應傳感器同軸、繞軸線相對磁性部件的旋轉運動，磁性部件在磁感應傳感器上產生變化的磁場(或磁通量)，磁感應傳感器的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化，磁感應傳感器的電參數(shù)的變化值表示檢測旋轉、傾斜、垂直度角位移，以及輸出旋轉磁性編碼信號；通過傳動輪與轉動軸的連接，傳動輪沿著線路滾動，傳動輪帶動轉動軸、磁性部件的旋轉運動，磁性部件在磁感應傳感器上產生變化的磁場(或磁通量)，磁感應傳感器的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化，磁感應傳感器的電參數(shù)的變化值表示檢測線位移；隨著磁感應傳感器同軸、繞軸線相對磁性部件周期地作圓周旋轉運動，磁感應傳感器的交流電參數(shù)(電阻或輸出電壓、電流的峰值間隔時間、或谷值間隔時間，平均值，有效值等)隨著變化，此變化值表示檢測角速度，以及角加速度，以及輸出旋轉磁性編碼信號；通過流體對葉輪的沖擊，葉輪產生旋轉運動，葉輪與轉動軸的連接，葉輪帶動轉動軸、磁性部件的旋轉運動，磁性部件在磁感應傳感器上產生變化的磁場(或磁通量)，磁感應傳感器的交流電參數(shù)電阻或輸出電壓、電流的峰值間隔時間、或谷值間隔時間隨著變化，平均值，有效值等隨著變化，此變化值表示檢測流體流速、或流量。
磁感應傳感器是具有隨輻射于表面的磁場強度(磁通量)變化而電參數(shù)變化的磁敏電阻傳感器、霍爾電路，也可以是電感式磁性傳感器，或其它磁性感應傳感器，如磁通門磁強計傳感器，以及輸出電參數(shù)隨感受磁場強度(磁通量)變化而變化的其它磁敏集成電路(芯片)，磁性(厚膜)組件，等等。
本發(fā)明提供了一種典型的檢測角速度、角加速度，旋轉、傾斜、垂直度角位移，線位移，流體流速、流量，旋轉磁性編碼，磁敏電位控制器的“磁感應物理量傳感器”，它主要由磁感應傳感器，轉動軸、產生永久磁場的、具有徑向上、半徑變化的、產生永久磁場的磁性部件等構成，磁感應傳感器處于永久磁場中，磁感應傳感器位置不動，磁感應傳感器可同軸、繞軸線相對磁性部件作相對旋轉運動，隨著磁感應傳感器與磁性部件的相對旋轉運動，磁性部件與磁感應傳感器的距離變化，磁性部件在磁感應傳感器上產生變化的磁場(磁通量)，磁感應傳感器的電參數(shù)產生變化；磁性部件最好是是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁鐵，與端面垂直于軸心線、厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的鐵磁質件裝配的磁性組件，也可以是，端面垂直于軸心線、厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的永磁鐵；磁性部件徑向上、半徑的變化規(guī)律是通過選擇、隨著磁性部件按一定比例遞增或遞減轉動角度從0、1θ、2θ、3θ、4θ......至360度角時(θ可以是1角度、或1角分、或1角秒，θ值越小，整個傳感器的線性度也就越高)，在徑向上，通過修改磁性部件與磁感應傳感器的徑向距離，使磁感應傳感器的輸出電訊號的數(shù)值同時也按比例遞增或遞減的規(guī)律、隨著磁性部件的轉動角度變化，以此實現(xiàn)，對磁性部件徑向上、半徑的變化規(guī)律測定，實現(xiàn)對磁性部件的形狀、尺寸的定制，實現(xiàn)隨著磁感應傳感器同軸、繞軸線相對磁性部件的旋轉運動，磁性部件與磁感應傳感器的距離變化，磁感應傳感器的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化來實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明所述的磁感應物理量傳感器具有檢測旋轉、傾斜、垂直度角位移，以及輸出旋轉磁性編碼信號；檢測線位移；檢測角速度，以及角加速度；檢測流體流速、流量，輸出控制電壓等用途。
為了檢測傾斜、垂直度角位移，可在其轉動軸、磁性部件等轉動體上加裝偏心重塊、或固定擺，使磁感應傳感器相對轉動體作旋轉運動時，轉動體相對傳感器之外的靜參照物不產生旋轉運動，當基座帶動磁感應傳感器同軸、繞軸線相對磁性部件作相對旋轉運動時，磁性部件相對傳感器之外的靜參照物不產生旋轉運動，隨著磁感應傳感器同軸、繞軸線相對磁性部件的旋轉運動，磁感應傳感器固定感應面積上感受到磁性部件產生的磁場強度(磁通量)隨之發(fā)生變化，磁感應傳感器的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流)隨著線性變化，依此檢測傾斜、垂直度角位移。
本發(fā)明比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點磁感應物理量傳感器結構簡單，量程大，線性度好，加工容易，生產成本較低、應用范圍廣。


圖1是本發(fā)明一種磁感應物理量傳感器的軸向結構示意圖；
圖2是圖1所示傳感器徑向結構示意圖；圖3是圖1所示傳感器裝上偏心擺后的徑向結構示意圖；圖4是本發(fā)明磁感應物理量傳感器第二種磁性部件結構平面示意圖；圖5是本發(fā)明磁感應物理量傳感器第三種磁性部件結構平面示意圖；圖6是圖1至圖3所示磁感應物理量傳感器，磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系示意圖；圖7是圖4磁性部件所構成磁感應物理量傳感器，磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系示意圖；圖8是圖5磁性部件所構成磁感應物理量傳感器，磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系示意圖；圖9是圖1至圖3所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系示意圖；圖10是圖4所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系示意圖；圖11是圖5所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系示意圖；圖12是圖4所示磁性部件構成的磁感應物理量傳感器，磁性部件變速轉動時，轉動角速度與輸出電參數(shù)變化關系示意圖；圖13是圖4所示磁性部件構成的磁感應物理量傳感器，用于流體流量檢測的結構示意圖；圖14是圖13中葉輪俯視圖及流體流動示意圖；圖15是磁感應物理量傳感器檢測傾斜、垂直度角位移工作原理示意圖；具體實施方式
本發(fā)明以下將結合附圖中的實施例進行詳述如圖1、圖2所示結構，表明了本發(fā)明所述的用于旋轉角位移，線位移，和角速度，以及角加速度檢測的磁感應位移傳感器的基本結構；它由磁感應傳感器1，磁性部件是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁鐵3，與端面垂直于軸心線、厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的鐵磁質件2裝配的磁性組件，軸承5、6，轉動軸4，固定支架8、9、10，底座7組成；磁感應傳感器1可固定于支架8或者9或者10上，支架8、9裝于底座7上；其中，軸承5、6，轉動軸4，固定支架8、9、10，底座7應盡量使用對磁場干擾較小的材料，如塑料，陶瓷，銅等材料；磁性部件永磁鐵3是產生永久磁場的，可使用磁性較大的材料，如釹鐵硼，也可以是廉價的鐵氧體永磁鐵等；磁性部件鐵磁質件2、永磁鐵3，軸承5、6，轉動軸4同軸組裝，鐵磁質件2的端面應與轉動軸心線0 0a垂直，磁感應傳感器1是霍爾元件、磁阻元件，磁敏集成電路、芯片、厚膜組件等，以及其它磁場測量裝置；可以使用輸出訊號與感受到的磁場強度(磁通量)具有線性關系的磁敏電子元件，也可以使用輸出訊號與感受到的磁場強度(磁通量)具有非線性關系的磁敏電子元件。
其中，磁性部件中的鐵磁質件2是(最好為片狀的)厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的、由能夠被永磁鐵吸附的材料制成的，如普通碳鋼材料、純鐵、硅鋼、坡莫合金、鎢鋼等易加工、成本低、體膨脹溫度較小的材料(應注意，也可以是柔性材料)；鐵磁質件2徑向上、半徑的變化規(guī)律是通過選擇、隨著磁性部件2、3按一定比例遞增或遞減轉動角度，從0、1θ、2θ、3θ、4θ......至360度角變化時(θ可以是1角度、或1角分、或1角秒，θ值越小，整個傳感器的線性度也就越高)，通過修改磁性部件中鐵磁質件2徑向上，鐵磁質件2與磁感應傳感器1的徑向距離，使磁感應傳感器1的輸出電訊號的數(shù)值同時也按比例遞增或遞減的規(guī)律變化，以此實現(xiàn)，對鐵磁質件2徑向上、半徑的變化規(guī)律測定，實現(xiàn)對鐵磁質件2的形狀的定制；實現(xiàn)隨著磁感應傳感器1同軸、繞軸線相對磁性部件2、3的旋轉運動時，磁性部件與磁感應傳感器的距離變化，磁感應傳感器的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化來實現(xiàn)本發(fā)明。
由此，可以清楚的知道對于感受的磁場與輸出電參數(shù)呈線性關系變化的磁敏元件，磁敏元件固定感應面積上感受到的是磁性部件2、3產生的、線性變化的磁場強度(磁通量)；通過使磁性部件2、3轉動，修改鐵磁質件2徑向上，鐵磁質件2與磁感應傳感器1的徑向距離，使磁感應傳感器的輸出電參數(shù)與轉動角度呈線性比例關系變化，可實現(xiàn)本發(fā)明。此時，磁性部件2、3要在磁敏元件上產生線性變化的磁場強度(磁通量)。
對于感受的磁場與輸出電參數(shù)呈非線性關系變化的磁敏元件，磁敏元件固定感應面積上感受到的是磁性部件2、3產生的、非線性變化的磁場強度(磁通量)；通過使磁性部件2、3轉動，修改鐵磁質件2徑向上，鐵磁質件2與磁感應傳感器1的徑向距離，使磁感應傳感器的輸出電參數(shù)與轉動角度呈線性比例關系變化，同樣可實現(xiàn)本發(fā)明。此時，磁性部件2、3要在磁敏元件上產生非線性變化的磁場強度(磁通量)。
無論選擇線性或非線性的磁敏元件，其磁性部件2徑向上、半徑的變化規(guī)律都是實際測定的。
如圖4所示，半徑R1、R2、R3的數(shù)值是通過實測16、17、18每旋轉10°角度時，磁感應傳感器1的變化值按一定數(shù)值遞減或遞增，而16徑向輻射向磁敏元件1的半徑的變化，而實際定制。
此時應注意這時所定制出的鐵磁質件2可以使用沖壓、鑄造、激光刻制等方法批量制造；同時，磁感應傳感器1應使用相同型號的元件，或相同特性的磁敏元件，并且，批量生產時，磁感應傳感器1的安裝位置應與測定鐵磁質件2(形狀)徑向上、半徑的變化規(guī)律時相同。
在測定鐵磁質件2(形狀)徑向上、半徑的變化規(guī)律時，鐵磁質件2與永磁鐵是裝配在一起的，磁感應傳感器1最好安裝于鐵磁質件2的徑向端；也可以安裝于鐵磁質件2的軸頭兩端，或其它位置上，但此時，不利于獲得較高的靈敏度；選擇磁感應傳感器1的靈敏面對準鐵磁質件2；磁感應傳感器1與鐵磁質件2靠得越近，靈敏度越高。
此時，轉動軸4與其它旋轉被測物同軸聯(lián)接，底坐7固定不動，隨著被測物的轉動，帶動磁性部件2、3轉動，磁性部件2、3在磁感應傳感器1上產生變化的磁場(或磁通量)，磁感應傳感器1的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化，依此檢測旋轉角位移；如圖7所示，其中Y為電參數(shù)如電阻，或電流，或電壓等，θ為磁性部件2、3的轉動角度；應注意永磁鐵在磁感應傳感器1上產生的磁場強度、磁通量是距離永磁鐵近時磁場強度、磁通量大，反之?。煌瑫r，永磁鐵與磁感應傳感器1的距離與磁場強度、磁通量的大小不是線性關系。
應當注意圖1、2、3所示的磁性部件為C形徑向上、半徑變化的鐵質片2與圓環(huán)體或圓柱體永磁鐵3組成，永磁鐵3靠近2的磁極可是N極，也可以是S極，2的兩側面也可以都是永磁鐵，如兩側面都是永磁鐵時，最好是永磁鐵的N、N，S、S極相鄰，當然，也可以是N、S極相鄰，但是，N、S極相鄰不利于在2上加強磁能；另外，磁性部件也可以是由單獨的永磁鐵材料制成的、徑向上、半徑變化的、C形永磁鐵(去掉圓環(huán)體或圓柱體永磁鐵3)，即，具有徑向上半徑變化的永磁鐵，也可實現(xiàn)本發(fā)明；但是應注意，由于永磁性材料，特別是釹鐵硼材料存在著價格昂貴，加工困難，易碰撞等不利因素，所以產生永久磁場的部件最好由組件構成。
上述C形、徑向上、半徑變化的磁性部件與磁感應傳感器所構成的磁感應物理量傳感器，在360度角測量中具如圖6所示的磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系。
圖4是本發(fā)明第二種磁性部件，是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁鐵17，與片狀的、厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的、鐵磁質件16，轉動軸18同軸裝配的磁性組件，稱心形磁性部件，從圖中可知，磁性部件也可以是，在徑向上以通過軸心的直線為Z為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，對稱布置的心形磁性部件。心形、徑向上、半徑變化的磁性部件與磁感應傳感器所構成的磁感應物理量傳感器，在360度角測量中具如圖7所示的磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系。
圖5是本發(fā)明第三種磁性部件，是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁鐵21，與片狀的，一軸向端產生、厚度均勻、具有徑向上、半徑變化的、鐵磁質件19，轉動軸20同軸裝配的磁性組件，從圖中可知，磁性部件也可以是，在徑向上以通過軸心的直線Z為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，反向對稱布置的S形磁性部件。
S形、徑向上、半徑變化的磁性部件與磁感應傳感器所構成磁感應物理量傳感器，在360度角測量中具如圖8所示的磁性部件轉動角度與磁感應傳感器的電參數(shù)變化關系。
由此，專業(yè)技術人員可以想到多個具有徑向上半徑變化的永磁性件的不同種排列的組合可以實現(xiàn)本發(fā)明的多種結構形式。同時，對于C、S形磁性部件，徑向上、半徑變化有一最大與最小的交匯點，其中，可如圖2、5中的虛線連接，此時，有利于擴大傳感器的線性范圍。
應當注意到上述G、S、心形磁性部件的圓周弧長與檢測角度范圍有對應的關系，檢測角度越大，磁性部件弧長的也就越長，弧長可根據(jù)需要選定。對于在G、S形磁性部件半徑變化急劇的區(qū)域，如圖2、5中，u1、u2之間有非線性區(qū)，使用時應盡量避開；心形磁性部件則只要不使半徑變化過于急劇，則可以不出現(xiàn)非線性區(qū)。
另外，若將圖1至3，中的磁性部件2、3更換為圖4中的磁性部件16、17，將轉動軸4與其它旋轉被測物同軸聯(lián)接，底坐7固定不動，隨著被測物帶動磁性部件2、3周期性地相對磁感應傳感器1作圓周旋轉運動，磁感應傳感器1的交流電參數(shù)(電阻或輸出電壓、電流的峰值間隔時間、或谷值間隔時間，平均值，有效值等)隨著變化，依此檢測角速度，以及角加速度；如圖13所示，其中，T1、T2、T3......分別為磁性部件2、3轉動相對磁感應傳感器1作一周旋轉運動的時間，y為磁感應傳感器1輸出電訊號幅值，T為時間；由此可以通過積分電路測出磁感應傳感器1的平均值，有效值，即表示檢測的、轉動軸4的旋轉角速度；如再用存儲電路記錄初始值，并與瞬時值進行比較，其運算值則表示檢測的、轉動軸4的旋轉角加速度；另有，在轉動軸4上安裝轉動輪11，底坐7固定不動，或者手持底坐7，轉動輪11沿一直線或曲線做滾動運動時，轉動輪11帶動磁性部件2、3轉動轉動，隨著磁感應傳感器1同軸、繞軸線相對磁性部件2、3的旋轉運動，磁感應傳感器1固定感應面積上感受到磁性部件2、3產生的漸變磁場強度(磁通量)，磁感應傳感器1的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流、)隨著線性變化，依此檢測旋轉線位移，同時，應用電子計數(shù)器計錄旋轉的圈數(shù)，每圈的長度通過測量傳動輪的周長獲得，通過檢測旋轉圈數(shù)與不足一圈的角位移弧長之和的電訊號，即表示檢測的傳動輪沿著線路滾動的線位移。
再有，如圖3所示，在圖1、2轉動軸4或者磁性部件2、3上加裝(偏心重塊)重力擺12，如鉛等；當使底座7帶動磁感應傳感器1相對傳感器之外的靜參照物作旋轉運動時，轉動體2、3、4、12相對傳感器之外的靜參照物不產生旋轉運動，底座7帶動磁感應傳感器1同軸、繞軸線相對磁性部件2、3作相對旋轉運動時，磁性部件2、3轉動相對傳感器之外的靜參照物不產生旋轉運動，隨著磁感應傳感器1同軸、繞軸線相對磁性部件2、3的旋轉運動，磁感應傳感器1固定感應面積上感受到磁性部件2、3產生的、變化的磁場強度(磁通量)，磁感應傳感器1的電參數(shù)(如電阻或輸出電壓、電流)隨著線性變化，依此檢測傾斜、垂直度角位移。
如圖15所示是檢測傾斜、垂直度時的原理示意圖；設P為一水平面，MK為垂線，34為被測傾斜物，32為基座，33為基座上的磁感應傾斜、垂直度角位移傳感器，當基座32放置于被測傾斜物34的一個面上時，可以檢測出34的垂直度偏差θ，且所檢測出的垂直度偏差θ不受傳感器33的固定擺軸心線是否水平的影響，也就是說，橫軸傾斜檢測也有效。
請注意對于本發(fā)明所述磁感應傾斜、垂直度角位移傳感器，只有當固定擺轉動軸的軸心線不垂直于水平線時，檢測傾斜、垂直度角位移方有效。
本發(fā)明中，隨著磁性部件的轉動，具有徑向上半徑變化的磁性部件，可在有效的空間范圍內(特別是徑向上、磁性部件附近)，固定位置、固定面積上產生，隨轉動角度變化而線性變化的磁場，其原理可應用于旋轉磁性編碼器，旋轉產生線性變化磁場的其它應用場景中，如旋轉變化磁場的磁性密碼鎖等，具有旋轉輸出線性變化磁場的其它應用中。
磁性部件形狀的定制是，磁性部件徑向上、半徑的變化是以磁性部件的一軸線為轉動軸心線，隨著磁性部件轉動，磁性部件在附近空間固定位置、固定面積上，產生的磁場強度、磁通量的變化與磁性部件的轉動角度呈線性變化關系而設定的。
圖9是圖1至圖3所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系。
圖10是圖4所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系。
圖11是圖5所示磁性部件，轉動角度與在空間固定位置、固定面積上產生的磁場變化關系。
其中B為磁場強度，θ為磁性部件轉動角度。
由此應當想到，圖13、14是本發(fā)明磁感應流體流量計的一個實施例；它由磁感應傳感器23，圓環(huán)體永磁鐵25、具有徑向上半徑變化的鐵磁質件24、轉動軸26，葉輪27，進口管28，出口管29，外殼31，底板30等構成，其中A為流體進入端，Aa為流體流出端，31為具有透磁性的材料制成，如塑料，24、25、26、27在底板30的定位支承下，及31的限位下可以轉動，當流體，如水從A口進入中，通過對葉輪27的沖擊，葉輪轉動，帶動24、25、26、27轉動，于是，磁感應傳感器23感受到變化的磁場，當流速大時，葉輪的轉速增大，反之轉速減小，則磁感應傳感器23的輸出電訊號的峰(谷)值間隔時間隨著變化，由此可以通過積分電路測出磁感應傳感器1的電訊號平均值，有效值，即表示檢測的流體通過管道的流量、或流速。
本發(fā)明所述的磁感應物理量傳感器應注意外界磁場的干擾，最好將其置于一磁屏蔽盒內，同時，根據(jù)應用范圍，在傳感器內部應避讓使用材料的磁干擾。
由圖10可知，本發(fā)明的磁感應物理量傳感器在檢測中，輸出電訊號有轉折點，為使輸出電訊號是連續(xù)的、與檢測位移成線性關系，可以使用電子電路進行處理，使輸出電訊號轉換為線性、連續(xù)的電訊號輸出；如以傳感器360度角位置時的輸出電訊號絕對值為參考值，當輸出訊號在轉折點前時(包括轉折點)直接輸出，當輸出在轉折點以后時，表示角位移輸出的電訊號為參考值與其輸出值的絕對值之和為所檢測的角位移數(shù)值，以此類推，可測量360度角以上的角位移，并且線性度較好。
本發(fā)明的物理量傳感器表示測量的變化值是通過電子線路轉變?yōu)殡娪嵦柕模缬煤懔髟唇o霍爾電路供電(恒壓電源給磁阻傳感器供電)，則其輸出電訊號的變化值則表示所檢測的角速度、角加速度，旋轉、傾斜、垂直度，線位移，流速、流量，旋轉磁性編碼等的訊號。
另外，如上述磁感應傳感器是霍爾電路或磁阻傳感器，如用恒流源給霍爾電路供電(恒壓電源給磁阻傳感器供電)，通過轉動轉動軸，霍爾電路或磁阻傳感器輸出電訊號將發(fā)生變化，由此，可應用于手動控制供給所需控制電源的設備，則其裝置本發(fā)明稱磁敏電位控制器。
通過上述本發(fā)明的基本原理的敘述，專業(yè)技術人員不難理解到如將上述磁感應傳感器(圖1中1所示)變化為磁敏電阻型元件(如磁敏電阻、磁敏電阻集成電路、芯片等)，在磁敏電阻型元件的一個電阻端通入訊號電流，或兩端加上訊號電壓，則隨著磁性部件的轉動，磁敏電阻型元件的電阻將隨著磁性部件的轉動而變化，而磁敏電阻型元件的另一個電阻端的輸出電流值將隨之變化，或電阻兩端的電壓將發(fā)生變化，由此，可應想到，通過磁敏電阻型元件的電阻變化來控制訊號電流或電壓的變化值，即本發(fā)明所述的磁敏可調電阻裝置，該磁敏可調電阻裝置應用于對通過磁敏電阻型元件的訊號電流或電壓的衰減是有用的，如應用于音響電路的音頻訊號的大小變化等；同時，在磁敏電阻型元件電阻的一個電阻端通入恒定的電流，或在磁敏電阻型元件電阻的兩端加上恒定的電壓，磁敏電阻型元件的另一個電阻端輸出的電流，或磁敏電阻型元件電阻兩端的電壓的變化，應用于供給其它電器的控制電訊號(大小)也是有利的。
此時應注意到要使磁敏電阻型元件的電阻與磁性部件的轉動角度成呈性變化的關系，可使磁性部件轉動，測量磁敏電阻型元件所使用電阻兩端的阻值，通過修改鐵磁性部件徑向上，磁性部件與磁敏電阻型元件的徑向距離，使磁敏電阻型元件的電阻變化值同時也隨磁性部件的轉動角度按比例遞增或遞減的規(guī)律變化，以此實現(xiàn)，磁性部件徑向上、半徑的變化規(guī)律測定，實現(xiàn)對磁性部件的形狀的定制；實現(xiàn)隨著磁性部件同軸、繞軸線相對磁敏電阻型元件的旋轉運動，磁性部件與磁敏電阻型元件的距離變化，磁敏電阻型元件的電阻隨著線性變化來實現(xiàn)本發(fā)明的磁敏可調電阻裝置。
同理，根據(jù)不同類型的磁敏電阻型元件選擇，磁性部件半徑變化的規(guī)律是不同的，磁性部件半徑的變化規(guī)律要實際定制，非線性的磁敏電阻型元件也可以獲得隨磁性部件的轉動而線性變化的電阻；線性的磁敏電阻型元件也可以獲得隨磁性部件的轉動而電阻線性的變化。此時，應注意，磁敏電阻型元件的種類較多，專業(yè)技術人員不難理解，本發(fā)明中的原理適用于磁敏電阻型元件以外的其它磁場變化可導致電阻變化的其它磁敏電阻型元件，如霍爾電路。本發(fā)明的磁敏可調電阻裝置不但是對直流電有效，而且，對交流電同樣有效。
由此，還應該知道，單一磁阻材料制成的磁敏電阻元件(如單金屬Cu、Be、Bi、Rh、Ni等可實現(xiàn)本發(fā)明的磁敏電阻元件；單金屬Cu、Be、Bi、Rh、Ni等與碳膜電阻或金屬膜電阻復合組成也可實現(xiàn)本發(fā)明的磁敏電阻元件)，以及復合材料材料制成的磁敏電阻元件，也可實現(xiàn)本發(fā)明的磁敏可調電阻裝置，如砷化鎵、銻化銦材料制成的磁敏電阻元件；復合材料制成的半導體磁阻元件，如磁阻二極管，磁阻三極管，磁阻集成電路等也可實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明所述的磁敏可調電阻裝置對磁敏電阻型元件的幾何形狀無特殊限制，因此，對于使用體積較小的磁阻芯片制作磁敏可調電阻裝置，使磁敏可調電阻裝置的體積減小是相當有利的；關于磁敏電阻型元件，其電阻端口請參閱具體生產方提供的內部結構圖，中國專利申請?zhí)?0209732.6的專利文件，以及其它網點或資料。
本發(fā)明中所述的磁敏可調電阻裝置應該理解為包含磁敏電位器，磁敏可調電阻，磁敏微調電阻在內的一切磁控變電阻裝置及其應用。
本發(fā)明中所述的產生永久磁場的磁性部件包含(稀土、環(huán)氧體等)永磁鐵，磁性塑料，以及磁性涂料，磁性布料，裝于膜盒中的磁性液體，等磁性材料等與非磁性材料組合而成的可以產生永久磁場的永磁體，只要滿足其具有以永磁體的一固定點為轉動軸心線轉動時，在轉動軸心線軸向截面的徑向(固定半徑)圓周上、磁性部件產生的磁場強度是變化的，并且，使磁性部件同軸、繞軸線相對磁敏電阻型元件等的旋轉運動，磁性部件在磁感應傳感器上輻射變化的磁場(磁通量)，磁感應傳感器的電參數(shù)產生變化，也可實現(xiàn)本發(fā)明中所述的磁敏可調電阻裝置，磁感應角速度、角加速度傳感器，旋轉、傾斜、垂直度角位移傳感器，線位移傳感器，旋轉磁性編碼器，流量、流速傳感器，磁敏電位控制器，在空間固定位置、固定面積上，產生變化磁場的磁性部件，或磁性訊號發(fā)生器等。特別在本發(fā)明磁敏可調電阻裝置中，這些磁性材料的應用對于降低成本具有積極的作用。
本發(fā)明中所述的磁感應傳感器、磁敏電阻型元件，主要是感受磁性部件徑向上、半徑變化端、產生的永久磁場，其中，磁性部件磁場的磁極可以在磁性部件徑向端(磁性部件徑向上、半徑變化端可以是磁場的S極或N極)，同時，磁性部件磁場的磁極可以在磁性部件軸向端。
權利要求
1.磁感應角速度、角加速度、旋轉、傾斜、垂直度、角位移、線位移、流量、流速傳感器，旋轉磁性編碼器，磁敏電位控制器的制造方法，是由磁感應傳感器，轉動軸、產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于以永磁體的一固定點為轉動軸心線轉動時，在轉動軸心線軸向截面的徑向圓周上、磁性部件產生的磁場強度是變化的，并且，使磁性部件同軸、繞軸線相對磁感應傳感器旋轉運動時，磁性部件在磁感應傳感器上輻射變化的磁場，磁感應傳感器的電參數(shù)發(fā)生變化。
2.一種磁感應角速度、角加速度、旋轉、傾斜、垂直度、角位移、線位移、流量、流速傳感器，旋轉磁性編碼器，磁敏電位控制器，由磁感應傳感器，轉動軸、產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于磁性部件是至少有一永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、具有徑向上、半徑變化的物件裝配的磁性組件，也可以是，具有徑向上、半徑變化的永磁體。
3.一種磁感應角速度、角加速度、旋轉、傾斜、垂直度、角位移、線位移、流量、流速傳感器，旋轉磁性編碼器，磁敏電位控制器，由磁感應傳感器，轉動軸、產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于磁性部件是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、厚度均勻，具有徑向上半徑變化的物件共軸線裝配的磁性組件，也可以是，厚度均勻，具有徑向上半徑變化的永磁體，磁性部件端面垂直于轉動軸軸心線，磁性部件是在徑向上，具有徑向半徑變化的C形磁性部件，磁性部件也可以是在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，對稱布置的心形磁性部件，磁性部件也可以是，在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，反向對稱布置的S形磁性部件。
4.一種在空間固定位置、固定面積上，產生變化磁場的磁性部件，或磁性訊號發(fā)生器的制造方法，其特征在于以永磁體的一固定點為轉動軸心線轉動時，在轉動軸心線軸向截面的徑向圓周上、磁性部件產生的磁場強度是變化的，并且，使磁性部件同軸、繞軸線相對空間固定位置、固定面積旋轉運動時，磁性部件在空間固定位置、固定面積上產生變化的磁場。
5.一種在空間固定位置、固定面積上，產生變化磁場的磁性部件，或磁性訊號發(fā)生器，其特征在于磁性部件是至少有一永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、具有徑向上、半徑變化的物件裝配的磁性組件，也可以是，具有徑向上、半徑變化的永磁體。
6.一種在空間固定位置、固定面積上，產生變化磁場的磁性部件，或磁性訊號發(fā)生器，其特征在于磁性部件是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、厚度均勻，具有徑向上半徑變化的物件共軸線裝配的磁性組件，也可以是，厚度均勻，具有徑向上半徑變化的永磁體，磁性部件端面垂直于轉動軸軸心線，磁性部件是在徑向上，具有徑向半徑變化的C形磁性部件，磁性部件也可以是在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，對稱布置的心形磁性部件，磁性部件也可以是，在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，反向對稱布置的S形磁性部件。
7.一種磁敏可調電阻裝置的制造方法，由磁敏電阻型元件，產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于以永磁體的一固定點為轉動軸心線轉動時，在轉動軸心線軸向截面的徑向圓周上、磁性部件產生的磁場強度是變化的，并且，使磁性部件同軸、繞軸線相對磁敏電阻型元件旋轉運動時，磁性部件在磁敏電阻型元件上輻射變化的磁場，磁敏電阻型元件的電阻發(fā)生變化。
8.一種磁敏可調電阻裝置，由磁敏電阻型元件，產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于磁性部件是至少有一永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、具有徑向上、半徑變化的物件裝配的磁性組件，也可以是，具有徑向上、半徑變化的永磁體。
9.一種磁敏可調電阻裝置，由磁敏電阻型元件，產生永久性磁場的磁性部件等構成，其特征在于磁性部件是至少有一圓環(huán)體或是圓柱體永磁體，與能夠被永磁體吸附的材料制成的、厚度均勻，具有徑向上半徑變化的物件共軸線裝配的磁性組件，也可以是，厚度均勻，具有徑向上半徑變化的永磁體，磁性部件端面垂直于轉動軸軸心線，磁性部件是在徑向上，具有徑向半徑變化的C形磁性部件，磁性部件也可以是在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，對稱布置的心形磁性部件，磁性部件也可以是，在徑向上，以通過軸心的直線為對稱軸，具有徑向上半徑變化相同、形狀相同、面積相等，反向對稱布置的S形磁性部件。
全文摘要
本發(fā)明是用于檢測角速度、角加速度，旋轉、傾斜、垂直度、角位移，線位移，流速、流量的磁感應物理量傳感器，及磁性編碼器、旋轉磁訊號產生器，磁敏可調電阻裝置，主要由磁感應傳感器、產生永久磁場的磁性部件構成，磁性組件具有徑向上、半徑變化的永磁性磁性組件，也可以是，具有徑向上、半徑變化的永磁鐵，本發(fā)明具有加工容易，線性度較好，度量程大，分辨率高，應用廣泛等。
文檔編號G01D5/12GK1441230SQ0310856
公開日2003年9月10日 申請日期2003年3月24日 優(yōu)先權日2002年11月8日
發(fā)明者許建平 申請人:許建平