使用駐極體、霍爾元件的速度測量方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明是一種使用駐極體、霍爾元件的速度測量方法及裝置，屬于電學技術領域。
【背景技術】
[0002] 本發明裝置的工作原理是根據電荷體運動時會在其路徑的周圍產生磁場，磁場的 方向和電荷體的運動方向有對應的關系，磁場的磁感應強度和電荷體的運動速度有正比的 線性關系，用霍爾元件測量出磁場的方向和磁感應強度的大小，就可以反向計算出電荷體 的運動速度。電荷體和測量物體是安裝固定在一起的，因而就可以測量出物體的運動速度 及方向。
[0003] 本發明裝置使用駐極體，駐極體是電荷極性和電荷量都固定不變的物體，用駐極 體運動產生磁場，用霍爾元件檢測磁場的強度，用微處理器根據特定的公式、參數進行邏輯 運算，就可以計算出駐極體的運動速度，從而也就可以測量出物體的運動速度。
【發明內容】
[0004] 使用一個中空的腔體3,在腔體3的一端安裝駐極體，在另一端安裝霍爾元件，精 確測量駐極體和霍爾元件之間的長度r，輸入微處理器保存。
[0005] 把腔體3安裝固定到測量物體上，使腔體3駐極體和霍爾元件之間的連線及霍爾 元件感受磁場的方向和物體的運動方向互相平行（圖中未畫出物體，只畫出物體的運動方 向4)〇
[0006] 配套的電子設備，如微處理器、顯示器、電源使用（圖上未畫出電子設備)。
[0007] 本公開發明所采用的技術方案是： 當物體靜止時，駐極體沒有運動，駐極體沒有產生感應磁場，霍爾元件檢測的磁感應強 度為〇,霍爾元件沒有霍爾電壓輸出。
[0008] 當物體運動時，駐極體隨之運動，在其運動路徑的周圍產生感應磁場，霍爾元件檢 測出磁感應強度的大小，以霍爾電壓形式輸出，反饋到微處理器。若腔體3是密閉的高真 空，真空磁導率為y 〇,駐極體的正電荷電量為Q，運動速度為v，霍爾元件和駐極體之間的長 度為r，則霍爾元件上的磁感應強度B為：
【主權項】
1. 使用駐極體、霍爾元件的速度測量方法及裝置，其特征在于，它主要包括： 一一駐極體，用于產生感應磁場； 一一霍爾元件，用于檢測感應磁場的方向及感應磁場的磁感應強度，以霍爾電壓形式 輸出電壓信號反饋到微處理器； 一一腔體，用于安裝駐極體、霍爾元件； 一一配套的電子設備，微處理器、顯示器、電源，微處理器接收霍爾元件反饋的霍爾電 壓，根據特定的公式、參數進行編程邏輯運算，計算出物體的運動速度及方向，反饋運算結 果到顯示器，顯示出物體的運動方向及運動速度，電源給整套裝置提供電能。
2. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，腔體是一個長度固定的中空的物體，腔體 有2種形式： 第1種腔體是密閉的，內部抽成高真空； 第2種腔體是敞開的，腔體內部和外部的介質可自由的流通、交換。
3. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，在腔體內的一端安裝駐極體，另一端安裝 霍爾元件，駐極體、霍爾元件在水平安裝在一條直線上。
4. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，腔體和測量物體安裝固定在一起，駐極 體、霍爾元件之間的連線及霍爾元件感受磁場的方向和物體的運動方向互相垂直。
5. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，霍爾電壓UH方向和物體運動方向有對應 關系，測量霍爾電壓的方向，可以計算出物體的運動狀態，是前進、后退還是靜止的運動狀 態： 當UH為正時，可將物體的運動狀態定為前進； 當UH為負時，可將物體的運動狀態定為后退； 當％為0時，可將物體的運動狀態定為靜止。
6. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，其工作原理是根據電荷體運動時會在其 路徑周圍產生感應磁場，電荷體運動速度越大，磁感應強度就越大，磁感應強度的大小和電 荷體的運動速度成正比的關系，用霍爾元件測量出磁感應強度的大小，以霍爾電壓的形式 輸出，霍爾電壓和磁感應強度的大小成正比的線性關系，反饋到微處理器進行邏輯運算，就 可以計算出物體的運動速度，計算公式為：
v為物體的運動速度，UH為霍爾電壓，k、c為常數，
％為真空磁導 率，Q為駐極體的電荷電量，r為霍爾元件和駐極體之間的長度，I、n、q、b為霍爾元件的參 數，I為電流，n為載流子濃度，q為電量，b為霍爾元器件厚度，在校準后都是常數。
7. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，駐極體、霍爾元件、腔體、微處理器、顯示 器、電源可以集成為獨立的模塊化整體，和測量物體固定在一起。
8. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，本裝置模塊化后是可移動的，可從一個物 體上拆下，安裝到另外的物體上。
9. 根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，將本裝置安裝在旋轉物體的轉盤上，可以 測量旋轉物體的旋轉線速度，也可以測量旋轉物體的旋轉角速度。
10.根據權利要求1的一種裝置，其特征在于，用3個這樣的裝置組成xyz三維直角坐 標系，可以測量物體在x軸、y軸、z軸方向的運動速度及方向。
【專利摘要】本發明涉及一種使用駐極體、霍爾元件的速度測量方法及裝置。本發明裝置使用了駐極體、霍爾元件、腔體、微處理器、顯示器、電源。在腔體的一端安裝駐極體，在對應的另一端安裝霍爾元件。駐極體是一種電荷體，電荷體運動會在其路徑周圍產生感應磁場，感應磁場的方向、強度和電荷體的運動方向、速度有對應的關系。利用霍爾元件檢測感應磁場的方向和大小，與霍爾電壓的形式輸出反饋到微處理器進行邏輯運算，就可以反向計算出物體的運動方向及運動速度。用3個這樣裝置組成xyz三維直角坐標系，可以測量物體在x軸、y軸、z軸方向的運動速度及方向。本裝置可作為導航儀使用，測量飛船、飛機、火箭、導彈、輪船、汽車、火車的運動速度及方向。本裝置可以測量旋轉物體的旋轉角速度的大小及方向。
【IPC分類】G01P3-42, G01P13-02
【公開號】CN104698210
【申請號】CN201510098754
【發明人】周家軍
【申請人】周家軍
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月6日