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相關(guān)申請的交叉引用本申請要求發(fā)明人為qama和specogna、標(biāo)題為“sensorcoiloptimization(傳感器線圈優(yōu)化)”的在2018年6月29日提交的美國專利申請,這些申請中的每個(gè)申請通過引用整體并入本文。本發(fā)明的實(shí)施例涉及位置傳感器,更具體地涉及位置傳感器中的傳感器線圈的優(yōu)化。背景技術(shù):位置傳感器在各種設(shè)置中被用于測量一個(gè)組件相對于另一個(gè)組件的位置。感應(yīng)式位置傳感器可被用于汽車、工業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用中,以用于旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動感測,單向傳感器線圈廠家直供。在許多感應(yīng)定位感測系統(tǒng)中,發(fā)射線圈被用于在一組線圈上方滑動或旋轉(zhuǎn)的金屬目標(biāo)中感應(yīng)出渦電流。接收線圈接收由渦電流和發(fā)射線圈生成的磁場,并將信號提供給處理器。處理器使用來自線圈的信號來確定金屬目標(biāo)在這組線圈上方的位置。處理器、發(fā)射器線圈和線圈都可以被形成在印刷電路板(pcb)上,單向傳感器線圈廠家直供。然而,這些系統(tǒng)由于許多原因而顯示出不準(zhǔn)確性。例如,由發(fā)射器生成的電磁場以及在金屬目標(biāo)中生成的合成場可能是不均勻的,導(dǎo)線跡線與發(fā)射線圈的連接以及接收線圈的布置可能導(dǎo)致進(jìn)一步的不均勻。被安裝在pcb上的線圈和金屬目標(biāo)之間的氣隙(ag)可能是不均勻的。此外,單向傳感器線圈廠家直供,由線圈生成的信號的幅度可能具有偏差(offset)。多個(gè)線圈之間可能存在失配。傳感器線圈配件,無錫東英電子有限公司。單向傳感器線圈廠家直供
根據(jù)這些場,仿真當(dāng)前線圈設(shè)計(jì)的接收線圈的響應(yīng)。根據(jù)接收線圈響應(yīng),將根據(jù)接收線圈響應(yīng)計(jì)算出的金屬目標(biāo)的位置與仿真過程中設(shè)定的金屬目標(biāo)的位置進(jìn)行比較。在步驟706中,將仿真的位置與金屬目標(biāo)的設(shè)定位置進(jìn)行比較。在步驟708中,如果滿足規(guī)范,則算法700進(jìn)行到步驟710,在步驟710處輸出終的優(yōu)化線圈設(shè)計(jì)。在步驟708中,如果不滿足規(guī)范,則算法700進(jìn)行到步驟712。在步驟712中,根據(jù)來自步驟704的仿真結(jié)果和步驟706中的比較來調(diào)整pcb上的線圈的設(shè)計(jì),以提高終設(shè)計(jì)的線圈設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在一些實(shí)施例中,發(fā)射器線圈設(shè)計(jì)保持固定,作為步驟702中的輸入,并且調(diào)整線圈設(shè)計(jì)和布局以提高準(zhǔn)確性。在一些實(shí)施例中,還可以調(diào)整發(fā)射器線圈以提高準(zhǔn)確性。圖7a中所示的算法700得到線圈設(shè)計(jì),該線圈設(shè)計(jì)用于印刷在具有在步驟702中出現(xiàn)的規(guī)范輸入期間所指定的仿真準(zhǔn)確性的印刷電路板上。圖7b示出用于驗(yàn)證線圈設(shè)計(jì)的算法720,該線圈設(shè)計(jì)可以是由圖7a中的算法700產(chǎn)生的線圈設(shè)計(jì)。如圖7b所示,在步驟722中輸入線圈設(shè)計(jì)。線圈設(shè)計(jì)可以是較舊的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),可以是新設(shè)計(jì),或者可以是由如圖7a所示的算法700產(chǎn)生的。在步驟724,對線圈設(shè)計(jì)執(zhí)行仿真。在線圈設(shè)計(jì)輸入是由算法700產(chǎn)生的一些情況下。單向傳感器線圈廠家直供原裝傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
如下面更詳細(xì)地討論的,在一些實(shí)施例中,形成發(fā)射線圈、線圈和連接線的跡線用一維金屬導(dǎo)線表示。一些實(shí)施例可以使用更精細(xì)的仿真算法,例如塊體積元素(brickvolumetricelement)、部分元素等效電路(peec)或基于體積積分公式的方法,其可以提供對由實(shí)際三維電流承載結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行估計(jì)的進(jìn)一步的提高。金屬目標(biāo)通??梢杂蓪?dǎo)電表面表示。如圖10a所示,算法704在步驟1002處開始。在步驟1002中,獲得描述tx線圈和rx線圈、目標(biāo)的幾何形狀、氣隙規(guī)范和掃描規(guī)范的pcb跡線設(shè)計(jì)。這些輸入?yún)?shù)例如可以由算法700提供,要么在算法700的輸入步驟702期間通過初始輸入,要么從來自算法700的線圈調(diào)整步驟712的經(jīng)調(diào)整的線圈設(shè)計(jì)來提供,如圖7a所示。算法704然后進(jìn)行到步驟1003。在步驟1003中,算法704以在步驟1002中設(shè)置的頻率參數(shù)計(jì)算發(fā)射線圈(tx)的跡線的電阻r和電感l(wèi)。在不存在目標(biāo)的情況下執(zhí)行計(jì)算,以給出品質(zhì)因數(shù)的估計(jì)q=2πfl/r。在步驟1004中,設(shè)置參數(shù)以仿真特定線圈設(shè)計(jì)的性能和在步驟1002中接收的線圈設(shè)計(jì)的氣隙,其中金屬目標(biāo)如在掃描參數(shù)中定義的被設(shè)置在現(xiàn)行位置。如果這是次迭代,則將現(xiàn)行位置設(shè)置為在步驟1002中接收到的數(shù)據(jù)中所定義的掃描的起點(diǎn)。否則。
并且在步驟1216中,如果不滿足小偏差標(biāo)準(zhǔn),則算法從步驟1208重新開始。當(dāng)達(dá)到小偏差時(shí),算法進(jìn)行到步驟1218,評估電壓,如圖10a所示,然后計(jì)算理想位置和仿真的位置之間的大誤差。如果在步驟1220中沒有達(dá)到低的可能誤差,則算法返回到步驟1206,提供另一種配置。一旦獲得了當(dāng)前輸入的低誤差,算法就在返回步驟1226處結(jié)束。在一些實(shí)施例中,在不存在如圖13所示的阱的情況下,實(shí)現(xiàn)沒有目標(biāo)時(shí)的偏差的補(bǔ)償。無論如何,由于正弦形1316rx線圈和余弦形1318rx線圈的平衡延伸部1306和平衡延伸部1307,始終保證了設(shè)計(jì)對稱性。提供以上詳細(xì)描述是為了說明本發(fā)明的具體實(shí)施例,而不是旨在進(jìn)行限制。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的許多變化和修改是可能的。本發(fā)明在所附權(quán)利要求中闡述。直銷傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)塊狀導(dǎo)體置于交變磁場或在固定磁場中運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合,稱為渦流。電渦流式傳感器,將位移、厚度、材料損傷等非電量轉(zhuǎn)換為電阻抗的變化(或電感、Q值的變化),從而進(jìn)行非電量的測量。一、工作原理電渦流式傳感器由傳感器激勵(lì)線圈和被測金屬體組成。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)傳感器激勵(lì)線圈中通過以正弦交變電流時(shí),線圈周圍將產(chǎn)生正選交變磁場,是位于蓋磁場中的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流,該感應(yīng)電流又產(chǎn)生新的交變磁場。新的交變磁場阻礙原磁場的變化,使得傳感器線圈的等效阻抗發(fā)生變化。傳感器線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z為式中,ρ為被測體的電阻率;μ為被測體的磁導(dǎo)率;r為線圈與被測體的尺寸因子;f為線圈中激磁電流的頻率;x為線圈與導(dǎo)體間的距離。由此可見,線圈阻抗的變化完全取決于被測金屬的電渦流效應(yīng),分別與以上因素有關(guān)。如果只改變式中的一個(gè)參數(shù),保持其他參數(shù)不變,傳感器線圈的阻抗Z就只與該參數(shù)有關(guān),如果測出傳感器線圈阻抗的變化,就可以確定該參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,通常是改變線圈與導(dǎo)體間的距離x,而保持其他參數(shù)不變,來實(shí)現(xiàn)位移和距離測量。二、等效電路討論電渦流式傳感器時(shí)。高溫傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。單向傳感器線圈廠家直供
微型傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。單向傳感器線圈廠家直供
本發(fā)明的實(shí)施例包括:仿真步驟704,其仿真位置定位系統(tǒng)線圈設(shè)計(jì)的響應(yīng);以及,線圈設(shè)計(jì)調(diào)整算法712,其使用所仿真的響應(yīng)來調(diào)整線圈設(shè)計(jì)以獲得更好的準(zhǔn)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(biāo)和rx線圈之間的間隙允許許多磁通量無法正確地被目標(biāo)屏蔽。另一個(gè)效果是,pcb底部上的rx線圈部分比pcb的頂部中的對應(yīng)部分捕獲更少的感應(yīng)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(qiáng)烈效應(yīng)。這后的效應(yīng)是線性和弧形設(shè)計(jì)中大多數(shù)誤差的原因。如上所述,線圈設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)執(zhí)行仿真。根據(jù)一些實(shí)施例,仿真包括在意大利烏迪內(nèi)大學(xué)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?fù)涞谋?dǎo)體中的渦電流計(jì)算的邊界積分方法)”,ieee磁學(xué)學(xué)報(bào)(transactionsonmagnetics),第41卷,第3期。單向傳感器線圈廠家直供
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/2799271.html
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