专利名称：一种高度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车工业技术领域，特别涉及一种高度测量装置。
背景技术：
请参考图1，图I为现有技术中的霍尔式车身高度传感器的结构示意图。汽车在行驶过程中，为了安全行驶的需要，需要对车身高度相对于地面的变化进行检测。如图I所示，现有技术中采用霍尔式车身高度传感器来对上述高度变化进行检测。具体地，霍尔式车身高度传感器包括传感器主体I’，与传感器主体I’相连的转轴2’、与转 轴2’铰接的连杆3’以及与连杆3’铰接的摆臂4’。安装时，将传感器主体I’安装至车架5’上，摆臂安装于汽车的主轴，通过测量车架和主轴的高度变化即可得出车身高度相对于底面的变化。具体地，传感器主体I’内部的磁体与霍尔芯片相对设置，磁体为平面两极充磁的磁钢，霍尔芯片设置在电路板上。当车身高度发生变化时，车架与摆臂之间的距离发生相应的变化，连杆3’将带动转轴2’进行转动，使得传感器主体I’内部的磁体与霍尔芯片产生相对转动。至此，将车身高度变化转化为霍尔芯片与磁体的角度变化，通过霍尔芯片输出的角度变化即可计算出车身的高度变化。然而，现有技术的传感器，结构复杂，存在多个连接副，从而易出现配合间隙，导致传感器输出信号的稳定性较差，测量精度较低。同时这种接触式的测量方法，由于铰接处转动的机械磨损也会进一步影响测量精度，磨损严重时影响传感器的使用寿命。因此，如何提供一种结构简单，且测量精度高的高度测量装置，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种高度测量装置，该装置结构简单，且测量精度高。为实现上述目的，本实用新型提供了一种高度测量装置，包括外壳,所述外壳内部设置有相互配合的磁芯和磁感线圈；所述外壳内部还设置有PCBA,所述PCBA具有高频振荡电路和用于测量所述磁感线圈阻抗的测量电路，所述PCBA与所述磁感线圈通过引线连接；还包括与所述外壳相对设置的互感部件，所述互感部件为金属导体。优选地，上述高度测量装置中，所述PCBA还包括对所述测量电路测得的阻抗值进行放大的放大电路。优选地，上述高度测量装置中，所述互感部件为钢板。优选地，上述高度测量装置中，所述磁芯具有环形凹槽，所述磁感线圈位于所述环形凹槽内，所述磁感线圈和所述PCBA被所述环形凹槽的槽底隔开。优选地，上述高度测量装置中，所述PCBA和所述磁芯通过定位装置连接在一起。[0015]优选地，上述高度测量装置中，所述外壳上还设置有连接板。优选地，上述高度测量装置中，所述外壳上还设置有筒状的接插座。优选地，上述高度测量装置中，所述外壳通过密封胶密封。相对于现有技术，本实用新型的技术效果是本实用新型提供的高度测量装置，包括，外壳，外壳内部设置有相互配合的磁芯和磁感线圈，外壳内部还设置有具有高频振荡电路和用于测量磁感线圈阻抗的测量电路的PCBA，该PCBA与磁感线圈通过引线连接；还包括与外壳相对设置的互感部件，且该互感部件为金属导体。外壳安装至车架上，互感部件与外壳相对设置，即将互感部件与外壳正对安装至车的摆臂上，开始测量时，PCBA的高频振荡电路开始起振，产生高频振荡信号，受此振荡信号激励,磁感线圈中将产生高频振荡电流,进而产生高频振荡电磁场,磁芯将磁感线圈产生的高频振荡电磁场进行放大，由于互感部件为金属导体，当互感部件受到该高频振荡电磁场的影响时，其表面将产生电涡流，电涡流又产生新的电磁场，该电磁场对磁感线圈周围的高频振荡电磁场产生影响，使得磁感线圈的阻抗发生变化。即当外壳与互感部件之间的相对距离发生变化时，磁感线圈的阻抗也会发生相应的变化，即磁感线圈阻抗的变化与磁感线圈和互感部件之间的相对距离具有一定的函数关系，通过PCBA的测量电路测出磁感线圈阻抗的变化值，即可得到该变化值对应的磁感线圈与互感部件之间的相对距离。综上所述，本实用新型所提供的这种高度测量装置，结构简单，且采用磁场的互感原理计算得出被测值，测量精度高。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中的霍尔式车身高度传感器的结构示意图；图2为本实用新型提供的高度测量装置的结构分解示意图；图3为本实用新型提供的高度测量装置的实物效果图；图4为本实用新型提供的高度测量装置的装车效果图；图5为本实用新型提供给的高度测量装置的磁感线圈和互感部件的等效电路图。上图中，附图标记和部件名称之间的对应关系为1外壳；11连接板；12接插座；2磁芯；3磁感线圈；4PCBA ；5互感部件；6定位装
置 。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种高度测量装置，该装置结构简单，且测量精度高。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参考图2、图3和图4，图2为本实用新型提供的高度测量装置的结构分解示意图；图3为本实用新型提供的高度测量装置的实物效果图；图4为本实用新型提供的高度测量装置的装车效果图。如图2和图3所示，本实用新型实施例提供的高度测量装置，包括，外壳1，外壳I内部设置有相互配合的磁芯2和磁感线圈3，外壳I内部还设置有具有高频振荡电路和用于测量磁感线圈3阻抗的测量电路的PCBA4 (具有特定功能的印刷电路板)，该PCBA4与线圈通过引线连接；还包括互感部件5，且该互感部件5为金属导体。外壳I安装至车架上，互感部件5与外壳I相对设置，即将互感部件5与外壳I正对安装至摆臂上,开始测量时,PCBA4的高频振荡电路开始起振，产生高频振荡信号，受此振荡信号激励，磁感线圈3中将产生高频振荡电流，进而产生高频振荡电磁场,磁芯2将磁感线圈3产生的高频振荡电磁场进行放大，由于互感部件5为金属导体，当互感部件5受到该高频振荡电磁场的影响时，其表面将产生电涡流，电涡流又产生新的电磁场，该电磁场对磁感线圈3周围的高频振荡电磁场产生影响，使得磁感线圈3的阻抗发生变化。即当磁感线圈3与互感部件5之间的相对距离发生变化时，磁感线圈3的阻抗也会发生相应的变化，即磁感线圈3阻抗的变化与磁感线圈3和互感部件5之间的相对距离具有一定的函数关系，通过PCBA4的测量电路测出磁感线圈3阻抗的变化值，即可得到该变化值对应的磁感线圈3与互感部件5之间的相对距离。具体计算过程如下请参考图5，图5为本实用新型提供给的高度测量装置的磁感线圈和互感部件的等效电路图。在本实用新型的磁感线圈3附近引入互感部件5后，可以用互感量M来表征磁感线圈3与互感部件5的耦合松紧程度。这样，可以用图5所示的等效电路来表示磁感线圈3与互感部件5之间的等效模型。设Rl与LI为磁感线圈3的电阻和电感，R2与L2为互感部件5的等效电阻和电感，U为磁感线圈3的激励电压，ω为激励电流的角频率，M为磁感线圈3与互感部件5之间的互感量(互感量随着磁感线圈3与互感部件5之间距离的缩短而增大)。根据基尔霍夫定律，我们可以根据图5所示的等效电路列出以下方程式(R1+j ω L1) I1+j ω MI2 = U---------------------①- j ω MI2+ (R2+j ω L2) I2 = 0---------------------②可以得到磁感线圈3受到互感部件5影响后的等效阻抗
r7, arM2 ,, π .「, orM1 τ ^ζ,+疋7^反」+风—^----------------------③本实用新型的输出Y与等效阻抗Z之间的关系满足Y=f (Z)的函数关系；等效阻抗Z与磁感线圈3和互感部件5之间的距离X满足Z = g(X)的函数关系；因此本实用新型的输出Y与磁感线圈3和互感部件5之间的距离X满足Y=k⑴的函数关系。综上所述，本实用新型所提供的这种高度测量装置，结构简单，且采用磁场的互感原理计算得出被测值，测量精度高。同时由于采用非接触式测量，没有机械磨损，因为本实用新型的使用寿命较长。为了进一步优化上述技术方案，本实用新型中，PCBA4还包括对测量电路测得的阻抗值进行放大的放大电路。可知，当磁感线圈3与互感部件5之间的距离达到一定间距时，PCBA4上的用于测量磁感线圈3阻抗的测量电路的电路采样的模拟信号的变化分辨率已经不能够被PCBA4上的处理器分辨，无法准确的测量出当前磁感线圈3与互感部件5之间的距离值。这样，本实用新型所能测量的距离范围被限制这个范围内。为了扩大本实用新型的测量范围，在PCBA4增加放大电路，在磁感线圈3与互感部件5之间的距离接近但尚未达到上述距离时，对磁感线圈3的阻抗值进行放大，这样就有效地增大了本实用新型的测量范围，实现了测量远距离车身高度的功能。上述互感部件5的作用在于受到磁感线圈3影响时，本身能够产生电涡流，因此其只要为金属导体即可，可以为铝板、钢板、铜板等。本实用新型中，优选为钢板。一方面由于钢板的电磁特性相对较好，同时其成本较低，能够适用于大批量生产；另一方面由于本实用·新型安装于车体下方，其工作环境较为恶劣，钢板具有较好的机械性能，因此能够满足强度要求。为了进一步优化上述技术方案，本实用新型中，上述磁芯2不仅仅能够插入磁感线圈3中对磁场进行放大，磁芯2还具有环形凹槽，该磁感线圈3位于该环形凹槽内，从而该环形凹槽对该磁感线圈3具有保护作用；该磁感线圈3和PCBA4被环形凹槽的槽底隔开，避免了二者之间的相互干扰，从一定程度上提高了测量的精准度；最重要的是磁感线圈3放入该环形凹槽后，磁感线圈3的绝大部分被环形凹槽的槽底和槽壁遮挡，只有槽口部分裸露，因此，磁感线圈3的磁场分布是沿着槽口的方向向外，从而该环形凹槽起到定向的作用。进一步地，PCBA4和磁芯2通过定位装置6连接在一起，通过该定位装置6的定位作用，使得PCBA4和磁芯2的相对位置固定，避免了两者在工作过程中由于外界振动，改变相对位置后对测量结果的影响。本实用新型中，在外壳I上设置有连接板11，通过该连接板11与车架连接在一起；进一步地，在外壳I上还设置有筒状的接插座12，接插件通过该接插座12与本实用新型的PCBA4连接。将磁芯2、磁感线圈3以及PCBA4设置在外壳I内部后，为了保证外壳I的密封性能，本实用新型采用密封胶对外壳I进行密封，使得外壳I形成一个防水防尘的密封空间，对其内置的磁芯2、磁感线圈3以及PCBA4进行保护。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种高度测量装置，其特征在于，包括 外壳(I)，所述外壳(I)内部设置有相互配合的磁芯(2)和磁感线圈(3);所述外壳(I)内部还设置有PCBA (4)，所述PCBA (4)具有高频振荡电路和用于测量所述磁感线圈阻抗的测量电路，所述PCBA (4)与所述磁感线圈(3)通过引线连接； 还包括与所述外壳(I)相对设置的互感部件(5)，所述互感部件(5)为金属导体。
2.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述PCBA(4)还包括对所述测量电路测得的阻抗值进行放大的放大电路。
3.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述互感部件(5)为钢板。
4.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述磁芯(2)具有环形凹槽，所述磁感线圈(3)位于所述环形凹槽内，所述磁感线圈(3)和所述PCBA (4)被所述环形凹槽的槽底隔开。
5.根据权利要求4所述的高度测量装置，其特征在于，所述PCBA(4)和所述磁芯(2)通过定位装置(6)连接在一起。
6.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述外壳(I)上还设置有连接板(11)。
7.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述外壳(I)上还设置有筒状的接插座(12)。
8.根据权利要求I所述的高度测量装置，其特征在于，所述外壳通过密封胶密封。
专利摘要本实用新型公开了一种高度测量装置，包括外壳，外壳内设置有相互配合的磁芯和磁感线圈，还设置有PCBA，PCBA与磁感线圈通过引线连接；还包括与外壳相对设置的互感部件，互感部件为金属导体。PCBA产生高频振荡信号，磁感线圈中产生高频振荡电磁场，互感部件受到该高频振荡电磁场的影响，其表面产生电涡流，电涡流产生新的电磁场，该电磁场对磁感线圈周围的高频振荡电磁场互感，使得磁感线圈的阻抗发生变化。通过PCBA的测量电路测出磁感线圈阻抗的变化值，即可得到该变化值对应的磁感线圈与互感部件之间的相对距离。综上所述，本实用新型提供的高度测量装置，结构简单，且采用磁场的互感原理计算得出被测值，测量精度高。
文档编号G01B7/02GK202793306SQ20122046283
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者周丰, 曹思飞 申请人:北京经纬恒润科技有限公司