CN113701615A - 位置传感器及位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种位置传感器及位置检测装置；位置传感器包括浮子、管体、永磁体和位置传感器，浮子可活动地设置在管体上，永磁体固定设置在浮子上，位置传感器封装于管体内；位置传感器包括多个隧道磁电阻、电路板和信号处理元件，多个隧道磁电阻在电路板上依次间隔地排列成一条直线，多个隧道磁电阻串联或并联连接以形成检测电路，信号处理元件与检测电路连接；各个隧道磁电阻能够随外加磁场的变化而改变电阻，检测电路能够根据各个隧道磁电阻的电阻变化输出一个汇总电信号；信号处理元件对汇总电信号进行修正以形成线性输出。本发明能够简化隧道磁电阻检测设备的结构，降低产品制造成本。

Description

位置传感器及位置检测装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种位置传感器及位置检测装置。

背景技术

随着传感器的快速发展，其应用领域越来越广泛。目前传感器大量应用于汽车以及汽车零部件中，此类产品在保证质量的情况下，还要求其拥有更小的结构，更强大的功能。例如需要检测汽车水箱、尿素、油等液体的液位，其中液位检测方式有很多，通常包括磁性传感器、霍尔型传感器和磁阻传感器。大部分磁性传感器采用的是干簧管，其具有价格低、结构简单、无源等优势。但是干簧管尺寸较大(长约20mm)，而且在相同长度下，排布干簧管的数量越多，则可达到的分辨率越低，并且干簧管输出的是开关量，影响了分辨率，且其采用玻璃封装，运输和使用过程中容易受到损伤。而霍尔型传感器在使用中存在方向性，适用场合有限，而且价格昂贵。

相比前述两种传感器，磁阻传感器具有更多的优点，因此被广泛使用，尤其隧道磁电阻(又称隧穿磁阻)具有饱和磁场低，工作磁场小，灵敏度高，温度系数小等优点，在位置检测中更受欢迎。但是目前基于隧道磁电阻的位置传感器及位置检测装置还存在结构复杂、检测效率低、对硬件配置要求高等问题，极大地提高了产品制造成本。

发明内容

为了解决现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供一种位置传感器及位置检测装置，能够简化基于隧道磁电阻检测设备的结构，简化数据计算过程，降低硬件配置数量和要求，最终降低产品制造成本，同时有效的提高检测效率。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供一种位置传感器，包括多个隧道磁电阻、一个电路板和一个信号处理元件，多个所述隧道磁电阻设置在所述电路板上，多个所述隧道磁电阻依次间隔地排列成一条直线，且多个所述隧道磁电阻串联或并联连接以形成检测电路，所述信号处理元件与所述检测电路连接；

各个所述隧道磁电阻能够随外加磁场的变化而改变电阻，所述检测电路能够根据各个所述隧道磁电阻的电阻变化输出一个汇总电信号；所述信号处理元件能够对所述汇总电信号进行修正以形成线性输出。

优选地，所有所述隧道磁电阻的结构相同，且所有所述隧道磁电阻等距离地排列成一条直线。

优选地，所述电路板的形状为长条形，多个所述隧道磁电阻沿所述电路板的长度方向依次间隔地排列，且每个所述隧道磁电阻的敏感方向与所述电路板的长度方向平行。

优选地，每个所述隧道磁电阻的敏感方向垂直于隧道磁电阻的管脚，并并行于电路板的平面。

优选地，所述位置传感器还包括设置在所述电路板上的温度传感器，所述温度传感器能够感测环境温度；

所述信号处理元件与所述温度传感器连接，并还能够根据所述温度传感器所检测的环境温度，对所述汇总电信号进行温度补偿。

优选地，所述温度传感器为热敏电阻。

为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供一种位置检测装置，包括浮子、管体和永磁体，所述浮子可活动地设置在所述管体上，所述永磁体固定设置在所述浮子上，所述磁阻传感器还包括任一项所述的位置传感器，所述位置传感器封装于所述管体内，所述永磁体设置在所述电路板的外围。

优选地，所述永磁体包括N极磁体和S极磁体，所述N极磁体和所述S极磁体沿所述浮子的径向堆叠设置，同时每个所述隧道磁电阻的敏感方向与所述浮子的轴向平行。

优选地，所述永磁体为磁环，环形的所述N极磁体和环形的所述S极磁体以环绕所述电路板的方式同心设置，或者，所述永磁体为磁块，所述磁块的N极和S极沿径向布置。

优选地，当所述永磁体为磁块时，所述永磁体包括径向对称设置的至少两个所述磁块。

优选地，所述浮子能够相对于所述管体转动和移动。

与现有技术相比，本发明提供的位置传感器及位置检测装置具有如下优点：

第一、本发明的隧道磁电阻采用裸磁阻去感测磁场的变化，与现有技术中为每个隧道磁电阻配置一个ASCI芯片的结构不同；如此构造，简化了基于隧道磁电阻的位置传感器处理数据的步骤，可大大简化总处理器(即信号处理元件)的计算处理能力，从而降低对总处理器的配置要求，最终降低产品制造成本，同时还可提高数据处理效率，提升检测效率；尤其可极大地减少ASCI芯片的数量，同时减少总处理器的信号处理端口的数量，更进一步降低了基于隧道磁电阻的传感器的制造成本；

第二、本发明优选在电路板上设置温度传感器来监测环境温度，并利用信号处理元件根据环境温度补偿所检测的汇总电信号，从而克服温差对测量结果的影响，以确保测量精度；

第三、本发明中永磁体的N极磁体和S极磁体沿浮子的径向堆叠布置，同时每个隧道磁电阻的敏感方向与浮子的轴向平行；如此构造，解除了磁场对浮子运动方式的限制，使浮子不仅能够沿管体移动，而且还能够相对于管体转动，从而在安装时可以省去对浮子定位的要求，如可以省去在管体上安装导轨，也可避免在浮子上设置导向槽，由此减少了零件数量，也简化了零件结构，进一步降低了产品制造成本；应理解，在现有技术中，需要严格控制浮子上下浮动的幅度，否则输出信号会产生偏差，上下浮动指的是周向的扰动；而本发明无需控制浮子上下浮动的幅度，因此，可降低结构设计难度，进一步降低制造成本；

第四、本发明中永磁体的N极磁体和S极磁体沿浮子的径向堆叠布置，同时每个隧道磁电阻的敏感方向与浮子的轴向平行；如此构造，还使得本发明中的磁路不受浮子转动的影响，即使浮子转动，也可始终确保旋转后的磁场方向与敏感方向平行，磁场的作用范围始终有效；应理解，只有隧道磁电阻的敏感方向与磁场方向平行时，隧道磁电阻才会感应磁场的变化而改变电阻；

第五、本发明中永磁体的N极磁体和S极磁体沿浮子的径向堆叠布置，同时每个隧道磁电阻的敏感方向与浮子的轴向平行；如此构造，在安装时对浮子的方向性不作要求，浮子即使安装方向相反，也能正常使用，从而有效的简化了操作步骤，使用更为方便；应理解，在现有技术中，浮子安装存在方向性，通常当浮子正向安装时根据输出信号对传感器进行标定，然而当浮子反向安装时，就需要重新调整浮子的方向，操作非常不便。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。

图1为现有技术中提供的一种磁阻传感器的结构原理图。

图2为隧道磁电阻的电阻值随磁场强度变化的曲线图，其中横坐标为磁场强度(单位为Gs：高斯)，纵坐标为电阻值(单位为Ω：欧姆)。

图3为本发明优选实施例中的位置传感器的结构框图。

图4为本发明优选实施例中的位置传感器的电路原理图。

图5为本发明优选实施例中的位置检测装置的结构示意图。

图6为本发明优选实施例中的浮子、永磁体和电路板的相对位置图。

图7为沿图6中A-A连线剖切的剖面图。

图8为图7所示结构的俯视图。

图9为本发明优选实施例中的隧道磁电阻的敏感方向与电路板的长度方向平行的原理图。

图10为本发明另一优选实施例中的隧道磁电阻的敏感方向与电路板的长度方向垂直的结构示意图。

图11为本发明优选实施例中的位置检测装置通过凸部与外部机构进行连接的局部示意图。

图12为本发明优选实施例中的位置检测装置通过卡勾与外部机构进行连接的局部示意图。

附图标记说明如下：

10为磁阻单元；11为磁电阻；12为ASIC芯片；13为总处理器；

1为电路板；2为隧道磁电阻；3为信号处理元件；4为浮子；5为管体；6为永磁体；61为N极磁体；62为S极磁体；7为安装部；701为螺栓安装孔；702为凸部；703为卡扣；8为导轨；9为密封装置；A1为敏感方向；A2为电路板的长度方向；A3为磁场方向。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。术语“多个”通常是以包括两个或两个以上的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。术语“若干”通常是以包括数量不确定的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

图1为现有技术中存在的一种基于隧道磁电阻的磁阻传感器，其包括多个磁阻单元10，如i个磁阻单元10(i通常不小于3)，每个磁阻单元10由一个隧道磁电阻11和一个ASIC芯片12配套组成。而且该磁阻传感器还包括一个总处理器13(通常为ASIC芯片)。各个磁阻单元10分别独立地设置，也分别独立地与总处理器13通信。在实际操作中，每个磁阻单元10中的磁电阻11可根据磁场强度的变化而改变电阻值，而每个磁阻单元10通过其自带的ASIC芯片12对磁电阻11输出的电信号进行修正后形成线性的数据输出；最后，总处理器13对各个磁阻单元10所输出的线性数据进行叠加，叠加后的线性数据作为最终的信号输出。可以理解，在这种结构中，每个磁阻单元10即构成一个检测档位，不同的磁阻单元10构成不同的检测档位，总处理器13需要将当前档位的数据和之前档位的数据进行叠加，才能根据叠加的信号获取目标物体的位置。但是这种方式下，总处理器13每次读取数据都需要扫描每个磁阻单元10中的数据，工作效率低，计算工作量大，也对总处理器13的处理能力提出了更高的要求，极大的提高了成本。尤其需要配置许多ASIC芯片12，成本高昂，并且总处理器13需要为每个磁阻单元10配置一个处理端口，显著增加了总处理器13的成本，尤其当需要增加更多检测档位时，不仅需要配置更多的ASIC芯片12，而且还需要进一步增加总处理13的处理端口，并且需要总处理器13具有更强大的负载处理能力，成本更加高昂。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种新的位置传感器及位置检测装置。本发明提供的位置检测装置包括浮子、管体、永磁体和位置传感器；所述浮子可活动地设置在所述管体上；所述永磁体固定设置在所述浮子上；所述位置传感器封装于所述管体内，所述永磁体设置在所述电路板的外围。

其中所述位置传感器包括多个隧道磁电阻、一个电路板和一个信号处理元件，多个所述隧道磁电阻设置在所述电路板上，多个所述隧道磁电阻依次间隔地排列成一条直线，且多个所述隧道磁电阻串联或并联连接以形成检测电路，所述信号处理元件与所述检测电路连接；各个所述隧道磁电阻能够随外加磁场的变化而改变电阻，所述检测电路能够根据各个所述隧道磁电阻的电阻变化输出一个汇总电信号；所述信号处理元件能够对所述汇总电信号进行修正以形成线性输出，以根据线性输出的所述汇总电信号确定目标物体的位置。此处，信号处理元件的修正包括对汇总电信号进行滤波、降噪、放大以及线性处理等方式，由于这些修正方式是本领域基于公知技术容易实现的，故本申请对此不作详细的描述。此外，所述汇总电信号可以是各种形式，如电压、电流及电阻中的至少一种形式。另外，所述信号处理元件可以设置在电路板或不设置在电路板上。

所应理解，在本发明中，隧道磁电阻采用裸磁阻去感测磁场的变化，与现有技术中为每个隧道磁电阻配置一个ASCI芯片的结构不同。这种方式简化了基于隧道磁电阻的位置传感器处理数据的步骤，可大大降低总处理器(即信号处理元件)的计算处理能力，从而降低对总处理器的配置要求，最终降低产品制造成本，提高数据处理效率，提升检测效率；同时可极大地减少ASCI芯片的数量，同时减少总处理器的信号处理端口的数量，更有效的降低了基于隧道磁电阻的传感器的制造成本。本文中，裸磁阻即为隧道磁电阻原件，不携带任何处理器件；多个隧道磁电阻排列成一条直线，指的是隧道磁电阻的中心的连线基本上与浮子的移动方向平行。

以下结合附图和优选实施例对本发明提出的技术方案作更进一步的说明。

首先基于图2，对隧道磁电阻的感应原理作进一步的说明。如图2所示，隧道磁电阻在电路中输出的电阻值存在高位电阻和低位电阻两个峰值，当有磁场经过隧道磁电阻时，根据磁场对隧道磁电阻作用的磁场强度的大小，隧道磁电阻的电阻值在高位电阻及低位电阻之间变化，使得每个隧道磁电阻在磁场的影响下会呈现不同的电阻档位。通常，隧道磁电阻的电阻值随磁场强度变化并呈阶梯形输出，其中当磁场在隧道磁电阻的感应范围内时，隧道磁电阻才会有相应的电阻变化，即图2中的高位电阻和低位电阻之间的近似线性部分(即额定电阻范围)。所应理解，当磁场作用于隧道磁电阻的磁场方向改变时，隧道磁电阻将会呈现如图2所示的两种电阻变化状态(即a1和a2的变化状态)，更具体地说，当携带永磁体的浮子做往复运动时，隧道磁电阻的电阻值呈现图2所示的变化状态。更详细地，当隧道磁电阻没有磁场经过时，磁场强度为0；当隧道磁电阻周围有第一方向的磁场经过时，第一方向例如由永磁体的S极发出，磁场强度由0向负值变化，且随着负方向磁场强度的增强，隧道磁电阻的电阻值如a1状态中的变大，最终输出高阻状态；反之，当隧道磁电阻周围有第二方向的磁场经过时，第二方向与第一方向相反，如由永磁体的N极发出，磁场强度由0向正值变化，且随着正方向磁场强度的增强，隧道磁电阻的电阻值如a2状态中的变小，最终输出低阻状态。还应理解，本申请中的隧道磁电阻的种类不限于图2所示的隧道磁电阻芯片，图2仅作为示意而不限定本发明的保护范围，实际应用时，只要有类似功能的芯片都可。

接下去参阅图3和图4，本实施例提供一种位置传感器，包括一个电路板1、多个隧道磁电阻2和一个信号处理元件3；多个隧道磁电阻2设置在电路板1上；多个隧道磁电阻2依次间隔地排列成一条直线；且多个隧道磁电阻2串联或并联连接以形成检测电路；所述信号处理元件3与所述检测电路连接。其中各个隧道磁电阻2能够随外加磁场的变化而改变电阻，所述检测电路能够根据各个隧道磁电阻2的电阻变化输出一个汇总电信号；所述信号处理元件3能够对所述汇总电信号进行修正以形成线性输出，从而可根据线性输出的所述汇总电信号确定目标物体的位置。所述汇总电信号可以是电压、电流和电阻中的至少一种。所述隧道磁电阻2的数量至少为三个。相邻隧道磁电阻2之间的间距为d，优选的，所有隧道磁电阻2等距离地排列成一条直线，并且所有隧道磁电阻2的结构相同。进一步的，信号处理元件3设置在电路板1上，如与隧道磁电阻2共同设置在电路板1的正面。

如图4所示，每个隧道磁电阻2具有对应的电阻，以n+2个隧道磁电阻2为例，第一个隧道磁电阻对应的电阻为R1，第二个隧道磁电阻对应的电阻为R2，……，第n+1个隧道磁电阻对应的电阻为Rn+1，第n+2个隧道磁电阻对应的电阻为Rn+2。其中n为正整数，且大于或等于1。每个隧道磁电阻2具有额定的电阻范围，即具有高位电阻值和低位电阻值，隧道磁电阻2的电阻值在高位电阻值和低位电阻值之间变化。本申请对隧道磁电阻2的电阻变化大小不作限定。例如隧道磁电阻2的电阻变化范围为[300Ω，600Ω]，因此，在受到磁场作用时，隧道磁电阻2的电阻值在其额定的电阻范围内变化。所应理解，当单极磁场对隧道磁电阻2进行影响后，当隧道磁电阻2达到饱和，可通过磁场的反向驱动改变隧道磁电阻的电阻值，例如在S极饱和磁场下为高位电阻，在N极饱和磁场下为低位电阻。

应理解，所述信号处理元件3的修正可包括对汇总电信号进行滤波、降噪、放大以及线性处理等方式。还应理解，所述检测电路所输出的电信号通常是非线性信号或近似线性信号，因此，需要信号处理元件3将汇总电信号修正为线性信号输出，修正为线性信号的方式可以是各种，本申请对此不作限定。例如在一实施例中，修正为线性信号的方式为线性拟合，如最小二乘法。

与现有技术相比，本发明的基于隧道磁电阻的位置传感器采用裸磁阻，而省去了配套的ASCI芯片，这种不同所具有的优点包括：

现有技术中，由每个磁阻单元通过ASCI芯片处理后形成线性数据输出，然后总处理器将各个磁阻单元所输出的线性数据进行叠加，叠加之前，总处理器需要读取当前时刻的磁场处于哪一个磁阻单元，然后叠加之前磁阻单元的数据和当前时刻的磁阻单元的数据，最终形成总数据输出。而本发明中，由于隧道磁电阻2串联或并联连接，使得各个隧道磁电阻2的数据本身叠加后再输出至信号处理元件3，信号处理元件3最对数据进行总的修正，形成线性输出。本发明的这种方式在数据处理上更为简单，降低了对处理器(即信号处理元件)的处理能力，且需要的ASCI芯片的数量少，而ASCI芯片本身价格昂贵，因此可显著降低成本。不止于此，在现有技术中，总处理器需要为每一个磁阻单元配置一个信号处理端口，尤其当磁阻单元扩充时，更需要增加信号处理端口的数量，成本更加提升。而且在现有技术中，总处理器每次读取数据需要扫描每一个磁阻单元的数据；而本发明的信号处理元件每次只要读取数据只需要扫描检测电路的总输出数据即可，因此，数据处理过程更为简单，处理步骤得到较大的简化，可显著提高处理效率，降低对信号处理元件的配置要求，降低成本。

参阅图5至图10，本实施例还提供一种位置检测装置，包括浮子4、管体5和永磁体6。其中浮子4可活动地设置在管体5上；永磁体6固定设置在浮子4上，具体嵌入在浮子4的壁厚中。所述位置检测装置还包括所述位置传感器，所述位置传感器封装于管体5内。此外，所述永磁体6设置在电路板1的外围以在隧道磁电阻2的外部形成磁场。在一些实施例中，永磁体6仅在电路板1的一侧设置，以形成单侧磁场；在其他实施例中，永磁体6对称设置在电路板1的外围以形成双向平行磁场，双向平行磁场的效果更好，因为径向对称的磁场在中间的交汇处会形成一个近似圆的磁场平稳区，该平稳区的磁场更加容易控制，确保测量的稳定性。更优选的，永磁体6本身能够同时产生与隧道磁电阻2的敏感方向相同以及相反的磁场，从而使隧道磁电阻2能够出现高低电阻的循环变化。例如当浮子4朝某一方向运动，且磁场方向与敏感方向的方向一致时，隧道磁电阻2由高位电阻向低位电阻变化，反之，当浮子4朝相反的方向运动时，磁场方向与敏感方向的方向正好相反，此时，隧道磁电阻2可由低位电阻向高位电阻变化。应理解，只有磁场方向与隧道磁电阻的敏感方向平行时，隧道磁电阻才会感应磁场的变化，但敏感方向为单一的方向，而磁场作用于隧道磁电阻的方向可以随浮子4运动方向的改变而改变。当然在其他实施例中，永磁体6本身不能够同时产生与隧道磁电阻2的敏感方向相同和相反的磁场，此时，需要调整浮子4的安装方向来改变磁场作用于隧道磁电阻的方向。

以下描述中，虽然以对称设置的永磁体6形成双向平行磁场作为示意进行说明，但本领域的技术人员应当知晓还可以将永磁体6单侧设置而形成单侧磁场。

参阅图7-图9，具体地，在一实施例中，隧道磁电阻2的敏感方向A1平行于电路板1的长度方向A2，此时，在隧道磁电阻2的周围采用单磁极形成的双向平行磁场(图9中点划线为N极发出的磁感线，箭头A3所指示的方向为磁感线在平行于敏感方向A1的分量)，即靠近电路板1的磁极都为同极，如N极或S极。当浮子4朝左运动时，隧道磁电阻2的敏感方向A1与磁场方向A3一致；而当浮子4朝右运动时，隧道磁电阻2的敏感方向A1与磁场方向A3相反。

所述电路板2的形状优选为长条形，多个隧道磁电阻2沿电路板1的长度方向依次间隔地排列。如所示的实施例中，隧道磁电阻2的数量为10个，10个隧道磁电阻2等距离地排列。

在一优选实施例中，每个隧道磁电阻2的敏感方向A1与电路板1的长度方向A2平行。更具体的，每个所述隧道磁电阻2的敏感方向A1垂直于隧道磁电阻2的管脚，并并行于电路板1的平面，即图6至图9所示。

在图6至图9所示的实施例中，所述永磁体6包括N极磁体61和S极磁体62，所述N极磁体61和S极磁体62沿浮子4的径向堆叠设置，即沿浮子4的径向内外层叠N极磁体61和S极磁体62，且每个隧道磁电阻2的敏感方向A1与浮子4的轴向平行。如此构造，解除了磁场对浮子4运动方式的限制，使浮子4不仅能够沿管体5移动，而且还能够相对于管体5转动，从而在安装时可以省去对浮子4定位的要求，如可以省去在管体5上安装导轨，也可避免在浮子5上设置导向槽，由此减少了零件数量，也简化了零件结构，进一步降低了产品制造成本。而且本发明无需控制浮子4上下浮动的幅度，因此，可降低结构设计难度，进一步降低制造成本。此外，该方式中的磁路不受浮子4转动的影响，即使浮子4转动，也可始终确保旋转后的磁场方向与敏感方向平行，磁场的作用范围始终有效。另外，在安装时，该方式对浮子4的方向性不作要求，浮子4即使安装方向相反，也能正常使用，从而有效的简化了操作步骤，使用更为方便。

在图6至图9示出的实施例中，N极磁体61更靠近电路板1，但在其他实施例中，S极磁体62可以更靠近电路板1；总之，只要在电路板1的外围形成单极双向平行磁场即可，N极磁体61和S极磁体62中的任意一个可以更靠近电路板1。

在一些实施方式中，所述永磁体6为磁环(未图示)，布置方式相同，即环形N极磁体61和环形S极磁体62以环绕浮子4的方式同心设置。

在另一些实施例中，所述永磁体6为磁块，即图6至图9所示。该情况下，所述磁块的N极和S极沿径向布置。优选的，所述永磁体6包括径向对称设置的至少两个磁块，以形成双向平行磁场。还应理解，磁块通常为一体式加工形成，使一个磁块同时集成有N极和S极，因此不以图中示意的结构来限定磁块的结构。

在图示的实施方式中，隧道磁电阻2的数量不限于10个。此外，在图示的实施方式中，当隧道磁电阻2的敏感方向A1与浮子4的轴向平行时，浮子4可以仅相对于管体5移动而不能转动，或者能够相对管体5移动和转动。

还应理解，本发明提供的位置传感器可以是隧道磁电阻2的敏感方向A1与浮子的轴向平行，也可以是敏感方向A1与浮子4的轴向垂直。当隧道磁电阻2的敏感方向A1与浮子4的轴向垂直时，隧道磁电阻2的敏感方向A1垂直于电路板1的长度方向，此时，在隧道磁电阻2的周围形成两极(N极和S极)的双向平行磁场或单侧磁场。优选的，双极磁体对称设置在电路板1的外围，以形成双向平行磁场，具体如图10所示。当隧道磁电阻2的敏感方向A1与浮子4的轴向垂直时，浮子4不可相对于管体5转动。

如前所述，所述位置传感器封装于管体5内，优选采用灌胶的方式密封于管体5内。实际操作中，所述位置检测装置可检测目标物体的液位，液位的改变会带动浮子4在管体5上移动，而浮子4带动永磁体6在管体5上移动至不同的高度时，所述位置传感器中的检测电路会随磁场的变化输出不同的电信号，根据电信号的变化可获取液位信息。而信号处理元件3采集检测电路所输出的电信号，并对电信号进行修正，最终可得到液位信息。

进一步优选的，所述位置传感器还包括设置在电路板1上的温度传感器(未图示)，所述温度传感器能够感测环境温度。所述信号处理元件3与温度传感器连接，并还能够根据所述温度传感器所检测的环境温度，对检测电路所输出的电信号进行温度补偿，从而克服温差对测量的影响，以进一步提高测量精度。优选的，所述温度传感器为热敏电阻，热敏电阻的数量不作限定。应知晓，热敏电阻设置在电路板1上能够有效地接触到待测量介质的位置。此外，电路板1的长度小于管体5的长度。更详细地，由于温度会对隧道磁电阻的电阻值产生影响，因此，在信号处理元件3中设置了软件补偿，通过温度补偿算法，修订不同温度下的输出电信号，使位置传感器最终输出准确的电信号而克服温度对电信号的影响，也就是说，输出的电信号中去除由于温度变化导致的信号偏差，最终输出准确的电信号，进一步提高了测量精度。本申请对温度补偿算法不作特别的限制，例如可以是最小二乘法补偿、BP神经网络补偿或其他补偿算法，由于温度补偿为本领域技术人员熟知的技术，故本申请对此不作详细的描述。

返回参考图5，所述管体5优选包括安装部7，所述安装部7通常设置在管体5的一端，如竖直安装时，安装部7设置在管体5的顶端。安装部7用于封装位置传感器。

可选的，所述位置检测装置还包括导向结构，用于限制浮子4的移动方向，以确保磁场方向的准确性。所述导向结构可包括导轨8，导轨8固定设置在管体5上并与管体5平行布置，同时浮子4的内侧壁形成有槽口(未标注)，槽口与导轨8相配合。应理解，当浮子4能够相对于管体5转动时，也可取导轨8和槽口。

继续参考图5，所述位置检测装置还包括密封装置9，用于密封管体5，使位置传感器或其他电气元件不会受到流体介质的影响，确保电路部分的正常工作。可选的，密封装置9包括密封垫圈，在安装部7上设置有垫圈槽，所述密封垫圈安装在所述垫圈槽内，对安装部7进行密封。安装部7还用于将位置检测装置与外部机构进行固定，外部机构主要指待测量的物体所处的机械结构。本申请对位置检测装置的固定方式不作限制。例如在一些实施例中，如图5所示，在安装部7上设置若干螺栓安装孔701，从而利用螺栓将位置检测装置与外部机构螺栓固定连接。螺栓安装孔701的数量包括但不限于三个。在其他实施例中，如图11所示，在安装部7上设置凸部702，利用凸部702将位置检测装置与外部机构凹凸配合固定。在另外的实施例中，如图12所示，在安装部7上设置卡勾703，利用卡扣703将位置检测装置与外部机构卡接固定。

本发明的位置检测装置及位置传感器可应用于汽车、家电、交通、航天等多个领域，可检测液位高度、物体运动位移量以及角度等。例如在汽车中，可用于汽车尿素液位检测，或油位检测或水箱检测等。

本实施例中，信号处理元件3包括但不限于ASCI芯片，还可以是其他信号处理装置。

优选的，信号处理元件3通过两根导线与电路板1电连接，一根导线用于传输温度检测信号，另一路用于传输检测电路所输出的电信号。

所应理解，以上所述，仅为本发明的优选实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，例如本发明并不限定隧道磁电阻之间的排布距离的大小和隧道磁电阻的数量，以及温度补偿算法和线性修正方法，其中温度补偿算法、线性修正方法、去噪、过滤和放大等处理方式都是本领域的技术人员根据公知技术容易实现的技术，故本申请对此不作详细的描述。还应理解，电信号的“线性输出”并非是指完全为直线；本领域普通技术人员应当知道，在实际应用中允许一定范围内的误差，只要电信号的线性输出的精度在误差范围内，基本上趋近于直线即可。所述信号处理元件3可以是ASCI芯片或处理器或其他处理装置，但要理解的是，信号处理元件3可以在实践中通过硬件、软件和固件(firmware)的任意组合实现。同样，本文所述的其功能可以由一个单元执行或分配在不同的组件中，每一功能进而可通过硬件、软件和固件的任意组合来实现。还所应理解，以上所述，仅为本发明的优选实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种位置传感器，其特征在于，包括多个隧道磁电阻、一个电路板和一个信号处理元件，多个所述隧道磁电阻设置在所述电路板上，多个所述隧道磁电阻依次间隔地排列成一条直线，且多个所述隧道磁电阻串联或并联连接以形成检测电路，所述信号处理元件与所述检测电路连接；

各个所述隧道磁电阻能够随外加磁场的变化而改变电阻，所述检测电路能够根据各个所述隧道磁电阻的电阻变化输出一个汇总电信号；所述信号处理元件能够对所述汇总电信号进行修正以形成线性输出。

2.根据权利要求书1所述的位置传感器，其特征在于，所有所述隧道磁电阻的结构相同，且所有所述隧道磁电阻等距离地排列成一条直线。

3.根据权利要求1或2所述的位置传感器，其特征在于，所述电路板的形状为长条形，多个所述隧道磁电阻沿所述电路板的长度方向依次间隔地排列，且每个所述隧道磁电阻的敏感方向与所述电路板的长度方向平行。

4.根据权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，每个所述隧道磁电阻的敏感方向垂直于隧道磁电阻的管脚，并并行于电路板的平面。

5.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，还包括设置在所述电路板上的温度传感器，所述温度传感器能够感测环境温度；

所述信号处理元件与所述温度传感器连接，并还能够根据所述温度传感器所检测的环境温度，对所述汇总电信号进行温度补偿。

6.根据权利要求5所述的位置传感器，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻。

7.一种位置检测装置，包括浮子、管体和永磁体，所述浮子可活动地设置在所述管体上，所述永磁体固定设置在所述浮子上，其特征在于，还包括如权利要求1-6中任一项所述的位置传感器，所述位置传感器封装于所述管体内，所述永磁体设置在所述电路板的外围。

8.根据权利要求7所述的位置检测装置，其特征在于，所述永磁体包括N极磁体和S极磁体，所述N极磁体和所述S极磁体沿所述浮子的径向堆叠设置，同时每个所述隧道磁电阻的敏感方向与所述浮子的轴向平行。

9.根据权利要求8所述的位置检测装置，其特征在于，所述永磁体为磁环，环形的所述N极磁体和环形的所述S极磁体以环绕所述浮子的方式同心设置，或者，所述永磁体为磁块，所述磁块的N极和S极沿径向布置。

10.根据权利要求9所述的位置检测装置，其特征在于，当所述永磁体为磁块时，所述永磁体包括径向对称设置的至少两个所述磁块。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述浮子能够相对于所述管体转动和移动。

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