專利名稱：磁體位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線性陣列式的磁體位移傳感器，該磁體位移傳感器適用于巖土工程的土體位移監(jiān)測，如土體的沉降或水平位移測量，也可以用于液位的監(jiān)測。
背景技術(shù)：
磁性位移計具有被測點與傳感器裝置完全非接觸的特點，例如在巖土監(jiān)測行業(yè)中的電磁式沉降儀，用于液位測量的磁致伸縮位移計等。電磁式沉降儀是在專用的塑料材質(zhì)或用非導磁材料加工的沉降管外側(cè)套入一個或按照一定間距布置多個磁環(huán)，沉降管內(nèi)放置傳感器裝置，該傳感器裝置為具有磁感應(yīng)探頭連接帶有刻度尺的金屬導線或帶導線的柔性鋼尺，當磁感應(yīng)探頭接近磁環(huán)位置時，磁環(huán)產(chǎn)生的磁場被磁感應(yīng)探頭感應(yīng)并通過導線傳輸?shù)娇卓诘闹甘酒靼l(fā)出聲光指示，此時磁感應(yīng)探頭距離沉降管管口的位置通過刻度尺獲得即得到了被測磁環(huán)的當前位置，按照一定的時間間隔重復相同的操作，即可獲取被測磁環(huán)的位置變化從而得到磁環(huán)的豎向位移變化規(guī)律。被測的磁環(huán)與帶有刻度尺的磁性探頭或帶導線的柔性鋼尺完全非接觸，該傳感器裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好而得到廣泛采用。但是，這種傳感器裝置的磁感應(yīng)探頭僅有一個磁敏感元件，在電磁式沉降儀中使用時只能感應(yīng)到“有”和“無”兩種磁場狀態(tài)，其磁環(huán)的位置完全靠操作者進行判斷，而且整個操作必須由人工完成，無法實現(xiàn)自動測量，因此難以獲取連續(xù)的過程變化數(shù)據(jù)還提高了人工成本。此外，這種傳感器裝置僅能用于豎直安裝的電磁式沉降儀，且僅限于測量豎向位移。磁致伸縮位移計通過傳感器裝置的非接觸式的測控技術(shù)精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置實現(xiàn)對被測點的實際位移值的測量，其傳感器裝置是通過磁致波導絲產(chǎn)生磁致彈性伸縮形成的磁致扭轉(zhuǎn)波為傳播媒介的傳感器裝置，為保證磁致波導絲轉(zhuǎn)軸的磁性，需采用特殊材料且比較貴的磁致波導絲，此外磁致伸縮傳感器的裝配工藝非常復雜，這些因素必然導致傳感器裝置的制造成本居高不下，不利于在工程實踐中進行大面積推廣。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的傳感器裝置存在無法實現(xiàn)自動測量，難以獲取連續(xù)的變化數(shù)據(jù)，而且僅限于測量豎向位移，以及成本高的等工程技術(shù)問題，提供一種用于測量非接觸的磁體位移的磁體位移傳感器，該磁體位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)自動智能測量，并具有結(jié)構(gòu)簡單成本低廉的優(yōu)點。本實用新型的技術(shù)方案如 下—種磁體位移傳感器，用于測量非接觸的磁體的位移，其特征在于，包括若干個磁敏感元件、條形支撐件和檢測電路，所述各磁敏感元件固定設(shè)置在條形支撐件上并沿條形方向按照一定間距布置形成一個均勻分布的線性陣列，所述間距為I 20毫米，所述檢測電路的輸入端與各磁敏感元件相連以在磁體沿平行于條形支撐件的條形方向移動時檢測處于磁場范圍內(nèi)的各磁敏感元件的輸出狀態(tài)，所述檢測電路的輸出端設(shè)置有通訊接口。所述磁敏感元件為舌簧開關(guān)。所述磁敏感元件為霍爾開關(guān)。所述條形支撐件為條形的印刷電路板，所述各磁敏感元件焊接在所述印刷電路板上，所述檢測電路集成在所述印刷電路板上。 所述檢測電路包括編碼器和CPU，所述編碼器的輸入端與各磁敏感元件相連，所述編碼器的輸出端與CPU相連，所述CPU設(shè)置有通訊接口。所述間距為I 10毫米。所述條形支撐件的條形長度為2米。本實用新型的技術(shù)效果如下本實用新型涉及的磁體位移傳感器，包括若干個磁敏感元件、條形支撐件和檢測電路，各磁敏感元件固定設(shè)置在條形支撐件上并沿條形方向按照一定間距布置形成一個均勻分布的線性陣列，在沒有受到磁場作用的時侯，所有的磁敏感元件的輸出狀態(tài)都處于關(guān)閉狀態(tài)，當磁體沿平行于條形支撐件的條形方向移動時，即當磁體沿著排成線性陣列的磁敏感元件移動時，處于磁體磁場作用范圍內(nèi)的磁敏感元件將會產(chǎn)生響應(yīng)，并且產(chǎn)生響應(yīng)的磁敏感元件的輸出狀態(tài)將會發(fā)生變化，即磁體磁場將被一個或多個磁敏感元件所感應(yīng)并產(chǎn)生輸出至檢測電路，檢測電路檢測各磁敏感元件的輸出狀態(tài)，就可以得到磁體所在的位置。由于磁敏感元件是按照事先已知規(guī)律分布、固定間距排列的，因此磁敏感元件的輸出狀態(tài)就能反映磁體的真實位置。該磁體位移傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，解決了現(xiàn)有的傳感器裝置只能感應(yīng)到“有”和“無”兩種磁場狀態(tài)而且必需人工完成操作的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)自動智能測量，可以獲取連續(xù)的過程變化數(shù)據(jù)，無需人工操作，降低了人工成本，并且只要磁體沿平行于條形支撐件的條形方向移動就能得到磁體的位移，故適用于兩個物體間的相對位移測量，如豎直位移、水平位移等，解決了現(xiàn)有的傳感器裝置只能測量豎向位移的問題。磁敏感元件采用舌簧開關(guān)，若干個舌簧開關(guān)形成一個舌簧式開關(guān)陣列，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點。磁敏感元件采用霍爾開關(guān)，若干個霍爾開關(guān)形成一個霍爾開關(guān)陣列，具有響應(yīng)速度快、測量分辨力高、使用壽命長的優(yōu)點。條形支撐件設(shè)計為條形的印刷電路板，將各磁敏感元件焊接在該印刷電路板上，并將檢測電路集成在該印刷電路板上。各磁敏感元件的狀態(tài)信息通過設(shè)置在印刷電路板上的檢測電路來檢測各磁敏感元件的輸出狀態(tài)，使得本實用新型的磁體位移傳感器集成度聞，提聞了其運行效率。

圖I為本實用新型磁體位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型磁體位移傳感器的工作原理圖。圖3為本實用新型磁體位移傳感器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標號列示如下 I-磁敏感元件；2_條形支撐件；3_磁體；4_印刷電路板。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進行說明本實用新型公開了一種磁體位移傳感器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，包括若干個磁敏感元件I、條形支撐件2和檢測電路，各磁敏感元件I固定設(shè)置在條形支撐件2上并沿條形方向按照一定間距布置形成一個均勻分布的線性陣列，為提高磁體位移傳感器的分辨力，該間距通常設(shè)置在I 20毫米之間，優(yōu)選設(shè)置為I 10毫米或2 5毫米，檢測電路的輸入端與各磁敏感元件I相連，檢測電路的輸出端設(shè)置有通訊接口。針對磁敏感元件的固有的開關(guān)的兩種狀態(tài)特點，磁敏感元件I可以采用舌簧開關(guān)，也可以采用霍爾開關(guān)。采用舌簧開關(guān)時，形成一個舌簧式開關(guān)陣列；采用霍爾開關(guān)時，形成一個霍爾開關(guān)陣列。本實用新型的磁體位移傳感器的工作原理如圖2所示，該磁體位移傳感器與磁體3配合工作，磁敏感元件I在感應(yīng)不到磁體3產(chǎn)生的磁場作用時，磁敏感元件I的輸出狀態(tài)處于關(guān)閉狀態(tài)，當磁體3沿平行于條形支撐件2的條形方向移動時，處于磁體3磁場作用范圍內(nèi)的磁敏感元件I將會產(chǎn)生響應(yīng)，并且觸發(fā)磁敏感元件I的輸出狀態(tài)發(fā)生變化。在磁體3的磁場作用范圍內(nèi)將由一個或多個磁敏感元件I的狀態(tài)發(fā)生變化，所有磁敏感元件I的輸出狀態(tài)均輸出至檢測電路，檢測電路檢測各磁敏感元件I的輸出狀態(tài)，就可以得到磁體3所在的位置。圖3為本實用新型磁體位移傳感器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。該磁體位移傳感器將條形支撐件設(shè)計為條形的印刷電路板4，各磁敏感元件I按照固定的間距焊接在該條形的印刷電路板4上并沿條形的印刷電路板4的條形方向形成一個均勻分布的線性陣列，組成一個檢測磁體3位置的傳感器，該固定間距可以設(shè)置為I 10毫米，印刷電路板4的條形長度可以為O. 5米、I米、2米；檢測電路集成在所述印刷電路板4上，檢測電路包括編碼器和CPU,編碼器的輸入端與各磁敏感元件I相連，編碼器的輸出端與CPU相連，當磁敏感元件的個數(shù)比較多超出編碼器輸入接口時可采用多個編碼器，CPU上設(shè)置有通訊接口和電源接口。電源接口接入外電源后為檢測電路提供電源，磁體位移傳感器開始進行磁體位移測量的工作。當磁體3沿著平行于印制電路板4的方向移動時，其磁場將被一個或多個磁敏感元件I所感應(yīng)并產(chǎn)生輸出，各磁敏元件I的狀態(tài)將會發(fā)生變化例如有被開啟，各磁敏元件I的狀態(tài)信息經(jīng)編碼器編碼后由CPU進行處理以檢測每個磁敏感元件I的輸出狀態(tài)，就可以得到磁體3相對于印制電路板4的位置。最后通過通訊接口如RS485端口輸出到信號總線供數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行采集并記錄。本實用新型的磁體位移傳感器設(shè)有地址、傳感器序列號等相關(guān)信息，該磁體位移傳感器具有智能檢測及通訊的功能，并能夠通過通訊接口以特定的通訊協(xié)議與外部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通訊，同一網(wǎng)絡(luò)中可以有多個這樣的磁體位移傳感器，多個傳感器通過地址識別實現(xiàn)物理區(qū)分，即每支磁體位移傳感器都有一個唯一的物理地址，使用一根電纜可傳輸多支磁體位移傳感器的信號實現(xiàn)多支傳感器的級聯(lián)。該磁體位移傳感器改變了現(xiàn)有的傳感器裝置只能用于檢測“有”與“無”兩種狀態(tài)的單個的磁敏元件的使用情況，將磁敏感元件組合使用并進行特定設(shè)置，其與磁體配合工作，并利用檢測電路檢測每個磁敏感元件的狀態(tài)，磁體位移傳感器與被測的磁體間保持非接觸狀態(tài)，適用于兩個物體間的相對位移測量，經(jīng)不同形式的密封封裝后，可通過檢測沉降管外側(cè)套入的磁環(huán)的移動實現(xiàn)對各種巖土及結(jié)構(gòu)的相對位移測量，如對土體的沉降位移的測量、土體的水平位移測量以及土體的傾斜角度的位移測量，也可以在磁體位移傳感器封裝好后與被測的磁體(設(shè)置在浮體上)配合工作完成對液位的監(jiān)測。應(yīng)當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方 式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
權(quán)利要求1.一種磁體位移傳感器，用于測量非接觸的磁體的位移，其特征在于，包括若干個磁敏感元件、條形支撐件和檢測電路，所述各磁敏感元件固定設(shè)置在條形支撐件上并沿條形方向按照一定間距布置形成一個均勻分布的線性陣列，所述間距為I 20毫米，所述檢測電路的輸入端與各磁敏感元件相連以在磁體沿平行于條形支撐件的條形方向移動時檢測處于磁場范圍內(nèi)的各磁敏感元件的輸出狀態(tài)，所述檢測電路的輸出端設(shè)置有通訊接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述磁敏感元件為舌簧開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述磁敏感元件為霍爾開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述條形支撐件為條形的印刷電路板，所述各磁敏感元件焊接在所述印刷電路板上，所述檢測電路集成在所述印刷電路板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述檢測電路包括編碼器和CPU,所述編碼器的輸入端與各磁敏感元件相連，所述編碼器的輸出端與CPU相連，所述CPU設(shè)置有通訊接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述間距為I 10毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁體位移傳感器，其特征在于，所述條形支撐件的條形長度為2米。
專利摘要本實用新型涉及一種磁體位移傳感器，用于測量非接觸的磁體的位移，包括若干個磁敏感元件、條形支撐件和檢測電路，各磁敏感元件固定設(shè)置在條形支撐件上并沿條形方向按照一定間距布置形成一個均勻分布的線性陣列，該間距為1～20毫米，檢測電路的輸入端與各磁敏感元件相連以在磁體沿平行于條形支撐件的條形方向移動時檢測處于磁場作用范圍內(nèi)的各磁敏感元件的輸出狀態(tài)，檢測電路的輸出端設(shè)置有通訊接口。本實用新型的磁體位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)自動智能測量，并具有結(jié)構(gòu)簡單成本低廉的優(yōu)點。
文檔編號G01B7/02GK202372135SQ20112054666
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者沈省三, 譚斌 申請人:基康儀器(北京)有限公司