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圖4d示出利用圖4b所示的測試設備測量的來自位置定位系統(tǒng)中的接收線圈的接收電壓。圖5示出測量到的響應和仿真響應。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例優(yōu)化的示例線圈設計的測量到的響應與仿真響應之間的誤差。圖7a和圖7b示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的用于優(yōu)化位置定位傳感器的線圈設計的算法。圖7c示出操作圖7a所示的算法的系統(tǒng)的輸入屏幕快照。圖8a和圖8b示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的線圈設計。圖9a、圖9b和圖9c示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的另一個示例線圈設計。圖9d和圖9e示出根據(jù)一些實施例的線圈設計的性能特性。圖10a示出根據(jù)一些實施例的仿真算法。圖10b和圖10c示出在導線周圍生成的場和在矩形跡線周圍生成的場。圖10d和圖10e示出通過將矩形跡線視為一維導線、多導線或3d塊狀件(brick)而生成的誤差。圖10f示出在線圈上方的金屬目標中的渦電流的仿真,福建空調(diào)傳感器線圈,福建空調(diào)傳感器線圈。圖11示出根據(jù)一些實施例的用于調(diào)整線圈設計的算法,福建空調(diào)傳感器線圈。圖12示出根據(jù)一些實施例的用于調(diào)整線圈設計的算法的另一個實施例。圖13示出優(yōu)化無阱(well)設計。圖14示出經(jīng)優(yōu)化的有阱設計。下文進一步討論本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。具體實施方式在下文的描述中,闡述了描述本發(fā)明的一些實施例的具體細節(jié)。然而。外殼傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。福建空調(diào)傳感器線圈
可以使用數(shù)百甚至數(shù)千次仿真。因此,存在一些模型簡化,這盡管基本上不影響仿真的準確性,但可以提高速度。例如,如果每次仿真需要10秒鐘來完成,則使用100次迭代的優(yōu)化可能需要16分鐘。然而,如果每次仿真需要10分鐘完成,則同一優(yōu)化可能需要16個小時來完成。在一些實施例中使用的有效簡化是用一維導線模型來表示用于形成發(fā)射線圈和線圈的導電跡線。在與一維導線模型偏離嚴重的情況下,考慮一個具有35μm的高度和。該矩形跡線可以由例如銅的任何非磁性導電材料形成。其他金屬也可以用來形成跡線,但銅更為典型。對于厚度為趨膚深度的大約兩倍的跡線部分,矩形跡線中流動的電流的電流密度可以是非常均勻的。對于銅,在5mhz的頻率下的趨膚深度為30μm。因此,對于上述基準矩形跡線,跡線內(nèi)的電流密度將是基本上均勻的。圖10b示出由承載電流的一維導線1020生成的場。如果在兩個結(jié)構(gòu)中流動的電流相同,則由導線1020或由一定直徑的直的圓柱體生成的場沒有差異。然而,圖10c示出在基準跡線1022周圍生成的場,基準跡線1022是上述由銅形成的并且具有35μm的高度和。如圖10c所示,即使在小于1mm的短距離處,該場看起來也與圖10b中的由導線1020所生成的場相同。福建空調(diào)傳感器線圈其它傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
也就是磁力線的方向)是環(huán)繞著電流的一些閉合曲線,磁力線和由此產(chǎn)生的磁通量(可以被看做磁力的流動),是一些位于垂直于電流的平面上的同心圓,是圍繞產(chǎn)生它們的電流呈環(huán)形流動的。靠近電流的地方磁場較強,離電流遠的地方,磁力和磁流就越弱。磁力線方向與電流方向的關系可以用右手螺旋法則來判定。將右手握住導線,拇指伸直,如果拇指電流方向,彎曲的手指磁場環(huán)繞方向。當線圈安裝在地板上,而助聽器佩戴者是坐著或站著時,在回路中,在頭部高度的磁力線以水平為主。這樣,在頭部高度,磁場的垂直部分就有一個近乎持續(xù)的量幾乎覆蓋整個房間。剛進人回路處是個例外,那里,除了垂直部分很弱外,整個磁場都較強。以上特性很重要,因為助聽器中的接受線圈的安裝是垂直的,它*能拾取磁場的垂直部分。這里已經(jīng)討論了沿著回路一個方向的電流,然而聲音是音頻信號,相對應于原始聲波中的正壓和負壓,方向每秒會倒轉(zhuǎn)許多次。因此,循環(huán)的磁場每秒也會倒轉(zhuǎn)許多次。事實上,根據(jù)電磁場理論,正是持續(xù)改變的磁流使拾音線圈感知,產(chǎn)生一個音頻電流(地球的磁場不會影響線圈,正是因為地球磁場有持續(xù)的力量和方向)。。
本發(fā)明的實施例包括:仿真步驟704,其仿真位置定位系統(tǒng)線圈設計的響應;以及,線圈設計調(diào)整算法712,其使用所仿真的響應來調(diào)整線圈設計以獲得更好的準確性。如上所述,位置傳感器遭受許多非理想性。首先,tx線圈所產(chǎn)生的磁場高度不均勻,并且由于這種不均勻性,目標和rx線圈之間的間隙允許許多磁通量無法正確地被目標屏蔽。另一個效果是,pcb底部上的rx線圈部分比pcb的頂部中的對應部分捕獲更少的感應磁通量。后,允許與控制器芯片連接的rx線圈的出口也產(chǎn)生可感測的偏移誤差。在線性和弧形傳感器中,還存在在傳感器的端部產(chǎn)生巨大的雜散場的強烈效應。這后的效應是線性和弧形設計中大多數(shù)誤差的原因。如上所述,線圈設計的優(yōu)化始于算法700的步驟704中的良好仿真。在迭代中,對算法700的步驟702中所輸入的初始線圈設計執(zhí)行仿真。根據(jù)一些實施例,仿真包括在意大利烏迪內(nèi)大學開發(fā)的渦電流求解算法。具體地,仿真算法的示例使用在以下發(fā)表文章中介紹的邊界積分方法(bim):,“aboundaryintegralmethodforcomputingeddycurrents1nthinconductorsforarbitrarytopology(任意拓撲的薄導體中的渦電流計算的邊界積分方法)”,ieee磁學學報(transactionsonmagnetics),第41卷,第3期。耐磨傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
圖10f示出正在算法704中進行仿真的位置定位系統(tǒng)設計中的線圈1028和線圈1026上方的金屬目標1204的定位。為了討論的目的,圖10f示出圖8a和圖8b所示的線圈設計800的示例,其中線圈1028和線圈1026分別與線圈804和線圈806的跡線的一維近似相對應。為了簡化圖示,在圖10f中未示出發(fā)射線圈802,但是發(fā)射線圈802的跡線也通過一維導線跡線近似。在仿真了來自位置定位系統(tǒng)800的目標線圈802的電磁場之后,然后在圖10a所示的算法704的示例的步驟1008中,仿真金屬目標1024的渦電流,并且確定從那些渦電流產(chǎn)生的電磁場。在一些實施例中,金屬目標1024中的感應渦電流是通過原始邊界積分公式來計算的。金屬目標1024通??梢员唤楸〗饘倨?。通常,金屬目標1024很薄,為35μm至70μm,而橫向尺寸通常以毫米進行測量。如上文關于導線跡線所討論的,當導體具有小于在特定工作頻率下磁場的穿透深度的大約兩倍的厚度時,感應電流密度在整個層厚度上基本上是均勻的。因此,可以將金屬目標1024的細導體建模為感應渦電流與該表面相切的表面。如果不是這種情況,則可以使用類似于以下中提供的計算上代價更高的體積積分公式或有限元建模來對目標進行建模:bettini,m.、passarotto,艮、specogna。傳感器線圈種類,無錫東英電子有限公司。福建空調(diào)傳感器線圈
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發(fā)射線圈106的兩條跡線位于圖上的位置0和位置5處,而接收線圈104被定位在位置0和位置5之間。圖3c示出這些跡線之間的磁場在兩條跡線之間具有小值。圖3c沒有示出由于連接圖3c中所示的兩條跡線并且垂直于圖3c中所示的跡線的兩條跡線而引起的另外的變形(distortion)。圖3d和圖3e還示出可能由發(fā)射線圈106中的位移引起的不準確性。如圖3d和圖3e所示,發(fā)射線圈106包括位移330,該位移使發(fā)射線圈106產(chǎn)生的磁場變形。來自位移330的雜散場在接收線圈104中產(chǎn)生不平衡。因此,將由于這些特征而產(chǎn)生位置確定的不準確性。圖4a和圖4b示出可用于評估位置定位系統(tǒng)的校準和測試設備400。由于諸如上文所述的那些之類的磁耦合原理的不理想性,可以使用校準過程來校正目標相對于定位設備的測量位置。此外,系統(tǒng)400可用于測試諸如上文所述的那些之類的定位系統(tǒng)的準確性。圖4a示出示例系統(tǒng)400的框圖。如圖4a所示,金屬目標408被安裝在平臺406上,使得在位置定位系統(tǒng)410上方。定位器404能夠以精確的方式相對于位置定位系統(tǒng)410移動平臺406。如上所述,位置定位系統(tǒng)410包括形成在pcb上的發(fā)射線圈和接收線圈,并且可以包括控制器402,控制器402從接收線圈接收信號并處理該信號并驅(qū)動發(fā)射線圈。福建空調(diào)傳感器線圈
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/2422710.html
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