刘昕彤，孙士尉，张铁壁，李 娜

(河北水利电力学院，沧州 061001)

0 引 言

角位移测量在工业、航空、船舶等多个领域具有广泛的应用[1-2]。按照测量原理的不同，可以分为光电式、磁电式、电容式、电感式和电阻式等类型[3]。

随着科学技术的发展和角位移传感器使用要求的不断提高，国内外很多学者对新型角位移传感器进行了开发和设计，包括一种基于光纤阵列的二维微角位移传感器[4]、新型差动变压器式角位移传感器[5]、无接触式智能角度传感器[6]、基于磁旋转编码器的角度传感器[7]以及一种新型霍尔式角位移传感器[8]。

本文针对常用的霍尔式角位移传感器线性误差大，测量系统结构复杂，需要信号处理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的这一问题，设计了一种基于霍尔效应的新型差动式角位移传感器。详细阐述了传感器的机械结构和工作原理，其中传感器的弧状磁钢用于产生传感器用磁场；上、下磁轭能够保证传感器工作时，两个霍尔元件所在位置的磁场强度的分辨率，以及磁场的利用率，同时能够消除外部磁场对传感器的干扰；此外，弧状磁钢表面的磁场强度分布均匀，且两片霍尔元件采用差动式连接，能够保证霍尔传感器输出的电势具有较高的线性度。

1 角位移传感器的结构

设计的新型角位移传感器结构如图1所示，对应俯视图如图2所示。主要包括转盘、半圆形弧状磁钢、上磁轭、霍尔元件和下磁轭5部分。其中转盘由非铁磁材料制成，中心设有安装孔，用于将转盘和被测旋转部件固定；……