基于霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器

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1、2011年第3O卷第l0期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)87基于霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器顾海东，聂勇(1．中国船舶重工集团公司第七一五研究所，浙江杭州310012；2．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：针对液压阀阀芯位移检测问题，提出了一种基于线性霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器结构。绍了新型耐高压霍尔传感器的结构组成和工作原理；建立了传感器磁场有限元仿真模型，仿真分析了磁感应啦发与阀芯位置之间的关系；最后研制了新

2、型耐高压位移传感器，并进行了实验研究，结果表明：在2mm范围内传感器的线性度为1％，可用于比例阀芯位移检测。关键词：霍尔元件；位移传感器；液压阀；阀芯位移检测中图分类号：TP302．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)10--0087-02HydraulicvalvespooldisplacementsensorbasedonHallelementGUHai—dong，NIEYong(1．The715ResearchInstituteofCSIC，Hangzltou310012，China；2

3、．StateKeyLabofFluidPowerTransmissionandControl，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Inordertoresolvetheproblemofhydraulicvalvespooldisplacementdetection，astructureofspoolsensorbasedonHallelementisproposed．Theoverallstructureandworkingprincipleofth

4、ewithstandingvoltageHalldisplacementsensorispresented．Thefiniteelementmodelofthesensorismodeled．Therelationbetweenmagneticfluxdensityandspoolpositionisanalyzed．Anoveldisplacementsensorforspoolisdeveloped，andtheexperimentisinvestigated．Theresultsshowthatthelin

5、earityofthesensoris1％intherangeof2mm．thesensorcanbeusedfortheproportionalvalvespooldisplacementdetection，Keywords：Hallelement；displacementsensor；hydraulicvalve；spooldisplaeementdetection0引言环、后端盖、连接杆、永磁体、线性霍尔元件等部分组成，其为了抑制比例电磁铁滞环、液动力以及摩擦力等于扰结构示意如图l所示。前端盖采用导磁材料(

6、工业纯铁)，因素的影响，电液比例阀通常需要对阀芯位置进行闭环控用于形成工作磁路与屏蔽外部磁场；隔磁环采用非导磁材制,2j。闭环控制性能很大程度上取决于阀芯位置检测的料(黄铜)，用于调节磁路结构参数；永磁体(钕铁硼)为工精度，目前，阀位置检测大多采用位移传感器，常用的有作磁路提供磁动势；连接杆用于连接传感器与待测物体；线差动变压器式位移传感器(LVDT)与电涡流式位移传感性霍尔元件用于检测气隙中的轴向磁场强度。高压流体可器。LVDT传感器次级线圈采用差动结构线性度好，结构在连接杆与壳体之问的空腔内自由流动，壳体与隔

7、磁环焊简单，抗干扰能力强；但频响低不适合快速动态测量。电涡接成一体可将内部高压流体与外部空气隔离。流式位移传感器频响高、分辨率高，工作范围较宽；但需要阀芯位移耐高压霍尔传感器的推杆与电液比例阀的阀持续激励信号，后处理电路较复杂0。芯连成一体，阀芯在轴向移动时通过推杆带动永磁体一起本文提出了一种基于霍尔元件的液压阀用耐高压阀芯运动，永磁体在壳体内的相对位置也随之变化，以致前端位移传感器，采用导套式隔离结构可耐高压，仿真与试验分盖、永磁体、聚磁盖、工作气隙、后端盖所组成的磁路的磁阻析表明：该位移传感器性能良好，可满足

8、高压环境下检测位将发生变化，从而使得永磁体的工作点沿退磁曲线变化，最移测的要求。终聚磁盖与后端盖之间的工作气隙的内部磁感应强度将发1传感器结构与工作原理生变化，通过优化磁路的结构使得永磁体的位移与线性霍耐高压霍尔位移传感器为轴对称结构，由前端盖、隔磁尔元件安装处的磁感应强度呈线性比例关系，通过线性霍收稿日期：2011l688传感器与微系统第30卷尔元件检测得到的磁感应强度