本申请涉及传感器，更具体地说，涉及基于磁效应的多方位检测截面转角传感器及方法。
背景技术：
1、在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。现有对弯曲变形的检测手段一般都是进行间接检测，然后通过几何换算进行检测。
2、例如现有技术公开号为cn102506804b的专利提供试验管中部2d长度横截面的转角测量装置及其测量方法，该装置通过将转角测量装置固定安装在试验管上，使转角测量装置中的支撑件的中心线与试验管的中线线保持平行，并使转角测量装置中的第一测量臂及第二测量臂对准试验管中部2d长度；按试验管弯曲试验要求加载进行试验，随试验管的弯曲变形，第一及第二测量臂也随截面发生转动，第一和第二位移传感器因位移改变而发出电信号，电信号经控制系统后输出到计算机数据采集与分析系统，计算机数据采集与分析系统按要求进行记录、处理、分析及输出打印，最终得到试验管中部2d长度横截面的转角值。
3、上述中的现有技术方案虽然通过将弯曲量转换成第一及第二测量臂的截面位移量可以实现通过计算检测到横截面转角值的效果，但是检测再进行换算过程会增加累积误差，从而影响精度，并且目前国内没有对截面转角直接进行检测的截面转角传感器。
4、鉴于此，我们提出基于磁效应的多方位检测截面转角传感器及方法。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种可以直接对梁的截面转角进行检测，截面转角为梁弯曲变形的一种度量方式，属于弯曲变形量的直接检测的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器；由于该电磁结构对一般加速度不敏感，所以可以进行实时动态检测。
2、本申请提供了基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，包含：
3、变截面筒体，采用正磁致伸缩材料制成，所述变截面筒体用于连接外部构件，承受来自外部的弯矩；
4、感应磁芯，用于增强磁路感应强度，所述感应磁芯设于所述变截面筒体的内部，所述感应磁芯的两侧沿变截面筒体的轴线方向对称设有t型连接部；
5、感应线圈，用于感应感应磁芯上磁通变化并产生电动势，所述感应线圈设于t型连接部的两端；
6、励磁磁芯，用于向变截面筒体传导磁通，所述励磁磁芯设于所述感应磁芯的内部，且与感应磁芯垂直设置，所述励磁磁芯的中心线在弯矩所在平面上且垂直于所述变截面筒体的轴线；
7、励磁线圈，用于通脉动交流电后产生变化磁场，所述励磁线圈设置于励磁磁芯外侧。
8、作为本申请文件技术方案的一种可选方案位于所述变截面筒体的轴线同一侧的感应线圈位于同一水平线上，且反向串联，构成差动连接；
9、位于所述变截面筒体的轴线两侧的感应线圈正向串接。
10、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述感应线圈与主机电性连接，用于向主机输出电压，所述主机用于根据输出电压计算截面转角。
11、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述变截面筒体的两侧设有法兰，用于连接外部构件。
12、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述法兰相互远离的一侧均设置有套接柱，所述套接柱向相互远离的方向上均呈锥形结构。
13、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述感应磁芯和励磁磁芯均采用硅钢材料或镍铁合金材料或铁镍钼合金材料制成。
14、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述感应磁芯和励磁磁芯均采用硅钢材料，且均采用叠片式结构。
15、另外，本申请还提供了基于磁效应的多方位检测截面转角的方法，使用上述所述的传感器，其检测截面转角的方法包括以下步骤：
16、s1：将已知大小的弯矩施加到变截面筒体上，产生可预测的应力；
17、s2：测量对应的输出电压；
18、s3：改变弯矩，重复测量以获取不同弯矩下的对应的输出电压；
19、s4：使用这些数据建立输出电压与弯矩的关系；
20、s5：将弯矩与变截面筒体的端面转角通过结构力学的方法联系起来，得到一个表达式或经验公式，最终将输出电压直接关联到端面转角，根据几何关系可得出输出电压与检测点截面转角的关系。
21、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，步骤s5具体包括：
22、s501：根据梁的弯曲理论，当变截面筒体因弯矩而弯曲时，端面转角与变截面筒体曲率半径有关，其中曲率半径可以通过下面的公式估算：
23、；
24、其中：ρ-曲率半径，m-弯矩，e-弹性模量，i-横截面对中性轴的惯性矩；
25、s502：通过积分法曲率沿变截面筒体的长度来计算端面转角，建立弯矩与端面转角的关系：
26、；
27、其中：θ-端面转角；l-变截面筒体的总长度，m(x)-在位置x的弯矩，i(x)在位置x横截面对中性轴的惯性矩；
28、s503：根据步骤s4建立的输出电压与弯矩的关系，得到输出电压与端面转角的关系；
29、s504：通过理论计算或数值模拟来校正理论模型，确保预测的准确性，得到最终输出电压与端面转角的关系，根据几何关系可得出输出电压与检测点截面转角的关系。
30、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
31、（1）本申请由于采用了感应磁芯及其外侧的感应线圈可根据变截面筒体的弯曲情况检测不同的磁通，进而产生对应的电动势，由于该电磁结构对一般加速度不敏感，所以可以进行实时动态检测，将梁的截面转角状态数据实时传回主机，所以有效解决了截面转角在检测时通过换算计算导致结果误差较大的问题，进而实现了无需换算可对弯曲变量直接进行动态检测；
32、（2）本申请通过在在一定工况下对该传感器磁路的磁感应强度和变截面筒体上的正应力分布情况进行了仿真，由于变截面筒体和磁路结构关于纵向对称面对称，且在不受力状态下磁场也关于该纵向对称面对称，即使弯矩作用面沿轴线转动一定角度，该传感器仍然可以保持一定精度，可以使截面上检测的角度范围a更加宽广。
1.基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，位于所述变截面筒体（1）的轴线同一侧的感应线圈（3）位于同一水平线上，且反向串联，构成差动连接；
3.根据权利要求2所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，所述感应线圈（3）与主机电性连接，用于向主机输出电压，所述主机用于根据输出电压计算截面转角。
4.根据权利要求3所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，所述变截面筒体（1）的两侧设有法兰（14），用于连接外部构件。
5.根据权利要求4所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，所述法兰（14）相互远离的一侧均设置有套接柱（15），所述套接柱（15）向相互远离的方向上均呈锥形结构。
6.根据权利要求1所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，所述感应磁芯（2）和励磁磁芯（7）均采用硅钢材料或镍铁合金材料或铁镍钼合金材料制成。
7.根据权利权利要求6所述的基于磁效应的多方位检测截面转角传感器，其特征在于，所述感应磁芯（2）和励磁磁芯（7）均采用硅钢材料，且均采用叠片式结构。
8.基于磁效应的多方位检测截面转角的方法，其特征在于，使用权利要求1-7任意一项所述的传感器，其检测截面转角的方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于磁效应的多方位检测截面转角的方法，其特征在于，步骤s5具体包括：
