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圖10f示出正在算法704中進(jìn)行仿真的位置定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的線圈1028和線圈1026上方的金屬目標(biāo)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(shè)計(jì)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(yīng)。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(dǎo)線跡線近似。在仿真了來自位置定位系統(tǒng)800的目標(biāo)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(biāo)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(shí)施例中,金屬目標(biāo)1024中的感應(yīng)渦電流是通過原始邊界積分公式來計(jì)算的。金屬目標(biāo)1024通??梢员唤楸〗饘倨?,山東傳感器線圈線圈。通常,金屬目標(biāo)1024很薄,山東傳感器線圈線圈,為35μm至70μm,而橫向尺寸通常以毫米進(jìn)行測量。如上文關(guān)于導(dǎo)線跡線所討論的,當(dāng)導(dǎo)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(yīng)電流密度在整個層厚度上基本上是均勻的,山東傳感器線圈線圈。因此,可以將金屬目標(biāo)1024的細(xì)導(dǎo)體建模為感應(yīng)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(jì)算上代價更高的體積積分公式或有限元建模來對目標(biāo)進(jìn)行建模:bettini,m.、passarotto,艮、specogna。傳感器線圈型號,無錫東英電子有限公司。山東傳感器線圈線圈
緩沖器416和緩沖器418可以包括諸如濾波器和放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(用于向處理器412提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))之類的電路。處理器412可以如上所述地計(jì)算位置,以提供金屬目標(biāo)408相對于位置定位系統(tǒng)410上的接收線圈的位置數(shù)據(jù)。圖4b示出定位系統(tǒng)400的示例,定位器404被耦合到底座406,并且可以包括四個步進(jìn)電機(jī),這些步進(jìn)電機(jī)提供目標(biāo)的4軸運(yùn)動,即x、v、z以及繞z軸的旋轉(zhuǎn)。這樣,如圖4b所示的系統(tǒng)400能夠沿包括z方向在內(nèi)的所有可能方向掃描位置定位器系統(tǒng)410中的接收二器線圈上方的金屬目標(biāo)408,以產(chǎn)生不同的氣隙。如前所述,氣隙是金屬目標(biāo)408與放置位置定位系統(tǒng)410的發(fā)射線圈和接收線圈的pcb之間的距離。這樣的系統(tǒng)可以用于位置定位器系統(tǒng)410的校準(zhǔn)、線性化和分析。圖4c示出在具有發(fā)射線圈106和接收線圈104的旋轉(zhuǎn)位置定位器系統(tǒng)410上方的金屬目標(biāo)408的掃描。如圖4c所示,金屬目標(biāo)408在線圈104上方從0°掃描到θ°。圖4d示出當(dāng)如圖4c所示地掃描金屬目標(biāo)408時從線圈104測量的電壓vsin和電壓vcos與仿真的結(jié)果的比較的示例。在圖4d的特定示例中,金屬目標(biāo)408在50個位置被掃描。十字表示樣本電壓,實(shí)線表示由電磁場求解程序cdice-bim所仿真的值。性能優(yōu)良傳感器線圈產(chǎn)品推薦傳感器線圈分類,無錫東英電子有限公司。
7203904,2015年,其提供非??焖俚姆抡?25個目標(biāo)位置需要數(shù)十秒)。可以對此類算法進(jìn)行調(diào)整,以仿真pcb上的跡線和感應(yīng)傳感器應(yīng)用。具體地,仿真可以輸入pcb跡線的幾何形狀、金屬目標(biāo)的幾何形狀、氣隙、金屬目標(biāo)在由跡線形成的線圈上的平移/旋轉(zhuǎn)、以及另外的固定導(dǎo)體,其例如可用于仿真pct或傳感器附近的其他導(dǎo)體的接地層。仿真可以輸出線圈上方的金屬目標(biāo)的一系列位置處來自線圈的仿真電壓。在一些實(shí)施例中,在本申請中也可以使用有限元方法(fem)或類似方法。然而,在一些情況下,執(zhí)行這些仿真可能需要大量的計(jì)算時間??梢灶A(yù)期,相對于上述bim方法,每個傳感器目標(biāo)位置的計(jì)算可能使用兩個或更多個數(shù)量級的計(jì)算時間。此外,可能需要針對每個目標(biāo)位置從頭開始重建計(jì)算域的網(wǎng)格。而且,由于長而細(xì)的導(dǎo)體需要大量的網(wǎng)格元素來獲得精確的解,因此這些技術(shù)的準(zhǔn)確性可能受限。這些計(jì)算也可能受到存儲器和計(jì)算時間資源的限制。圖10a示出算法700的仿真步驟704的示例。實(shí)際上,如圖7a的示例中所示的算法700基本上補(bǔ)償了上述的非理想性,并因此產(chǎn)生與提供精確的位置定位系統(tǒng)的問題的物理學(xué)相容的佳的可能的解。為此,開發(fā)了位置定位系統(tǒng)的一種真實(shí)高效的數(shù)值模型。
將位置設(shè)置為掃描中的當(dāng)前定義的位置。在步驟1006中,確定由發(fā)射線圈生成的電磁場。利用在步驟1002中提供的其他參數(shù)來接收發(fā)射線圈的驅(qū)動電壓和操作頻率。一旦確定了來自發(fā)射線圈的電磁場,在步驟1008中就可以確定由于這些場而在金屬目標(biāo)中生成的渦電流。根據(jù)渦電流,可以仿真由目標(biāo)生成的磁場。在步驟1010中,確定由于由發(fā)射線圈生成的場和由金屬目標(biāo)中的感應(yīng)渦電流生成的場的組合而在線圈中生成的電壓。在步驟1011中,針對目標(biāo)的現(xiàn)行位置再次執(zhí)行電感l(wèi)的計(jì)算,以評估l相對于步驟1003的結(jié)果的變化。在步驟1012中,存儲響應(yīng)數(shù)據(jù)以供將來參考。在步驟1014中,算法704進(jìn)行檢查以查看掃描是否已經(jīng)完成。如果未完成,則算法704進(jìn)行到步驟1018,在步驟1018處,金屬目標(biāo)的當(dāng)前位置遞增,然后進(jìn)行到步驟1004,在步驟1004處開始對該位置的仿真。如果掃描完成,則算法704進(jìn)行到步驟1016,在步驟1016處,仿真結(jié)束,并且算法返回到圖7a所示的算法700的步驟706。仿真和根據(jù)仿真對線圈的重新配置(在圖7a中,仿真步驟704、比較步驟706、決策步驟708和設(shè)計(jì)調(diào)整步驟712)應(yīng)足夠快,以在短時間段內(nèi)測試大量的線圈設(shè)計(jì)配置。在通過算法700獲得經(jīng)優(yōu)化的線圈設(shè)計(jì)之前。微型傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
發(fā)射/接收電路102和接收線圈104之間的金屬跡線的連接以及發(fā)射/接收電路102和發(fā)射線圈106之間的金屬跡線的連接,其也對所生成的電磁場有貢獻(xiàn);金屬目標(biāo)124與安裝有接收線圈104和發(fā)射線圈106的pcb之間的氣隙(ag);正弦定向線圈112和余弦定向線圈110之間的幅度偏差;來自正弦定向線圈112和余弦定向線圈110的接收信號之間的失配;正弦定向線圈112和余弦定向線圈110中的不同的耦合效應(yīng)。此外,金屬目標(biāo)124和pcb之間的氣隙(ag)與位置確定的準(zhǔn)確性之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。此外,在理想情況下,正弦定向線圈112和余弦定向線圈110的拓?fù)涫抢硐氲娜呛瘮?shù),但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中,這些線圈104不是理想的,并且具有若干個通孔,以允許通過使用pcb的兩面將跡線互相盤繞在pcb上。圖3a示出被定向在pcb(為清楚起見,圖3a中未示出)上的正弦定向線圈112。pcb被定位為使得形成正弦定向線圈112的跡線被定位在pcb的頂側(cè)和底側(cè)。在本公開中,對pcb的頂側(cè)或底側(cè)的引用指示pcb的相對側(cè),并且關(guān)于pcb的定向沒有其他含義。通常,位置定位系統(tǒng)被定位成使得pcb的頂側(cè)面向金屬目標(biāo)124的表面。圖3b示出pcb322的頂側(cè),在頂側(cè)上形成用于形成發(fā)射線圈106、正弦定向線圈112和余弦定向線圈110的頂側(cè)跡線。雙向傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。性能優(yōu)良傳感器線圈產(chǎn)品推薦
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區(qū)別在距離跡線小于約1mm的場中。圖10d示出導(dǎo)線1020的一維模型與基準(zhǔn)矩形跡線1022在距跡線中心1mm的距離處的差異。單個矩形跡線1022的表示可以通過單導(dǎo)線配置和多導(dǎo)線配置兩者來實(shí)現(xiàn)??梢钥闯觯搱雠c一維模型略有偏離。從圖10d可以看出,誤差不可忽略,但在兩種情況下,即使在1mm處,誤差也只有很小的分?jǐn)?shù)1%。由于接收線圈的大多數(shù)點(diǎn)相對于發(fā)射線圈的距離遠(yuǎn)大于1mm,因此1維導(dǎo)線模型在大多數(shù)應(yīng)用中可能就足夠了。也可以用三維塊狀元素來表示發(fā)射線圈,其中假定電流密度是均勻的。圖10e示出這種近似。如圖10e所示,這以適度的附加計(jì)算為代價將由發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的建模誤差減小了一個數(shù)量級。因此,在步驟1006和步驟1010中,可以將跡線建模為一維跡線。因此,通過使用1維導(dǎo)線模型可以預(yù)先計(jì)算由發(fā)射線圈產(chǎn)生的源磁場。在一些實(shí)施例中,可以使用基于3d塊狀件元素的更高級的模型,如上所述,該模型可以產(chǎn)生大致相同的結(jié)果。這些模型可以使用有限元矩陣形式的計(jì)算,然而,此類模型可能需要許多元素,并且需要增加計(jì)算。如上文所討論的,類似于fem的模型可能使用太多的元素(1億多個網(wǎng)格元素)來達(dá)到所提出的一維模型的準(zhǔn)確性。山東傳感器線圈線圈
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/2893451.html
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