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(duì)應(yīng)。為了簡(jiǎn)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(guò)一維導(dǎo)線跡線近似。在仿真了來(lái)自位置定位系統(tǒng)800的目標(biāo)線圈802的電磁場(chǎng)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(chǎng)。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(guò)原始邊界積分公式來(lái)計(jì)算的。金屬目標(biāo)1024通??梢员唤楸〗饘倨Mǔ?,金屬目標(biāo)1024很薄,為35μm至70μm,而橫向尺寸通常以毫米進(jìn)行測(cè)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(chǎng)的穿透深度的大約兩倍的厚度時(shí),感應(yīng)電流密度在整個(gè)層厚度上基本上是均勻的。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。傳感器線圈推薦,無(wú)錫東英電子有限公司值得信賴,還等什么,快來(lái)call我司吧!貴州塑料傳感器線圈
對(duì)于16比特寄存器,fs為2e16-1=65535。圖6示出通過(guò)上式確定的用fnl%fs表示的誤差。目標(biāo)是以盡可能佳的準(zhǔn)確性(例如,%fs或更小)產(chǎn)生位置感測(cè)。如果使用試錯(cuò)法設(shè)計(jì)pcb上的線圈設(shè)計(jì),則可獲得的佳準(zhǔn)確性為%fs-3%fs。在pcb上形成的傳感器中,有兩個(gè)接收器線圈和一個(gè)發(fā)射器線圈。測(cè)量位置的準(zhǔn)確性與線圈設(shè)計(jì)極為相關(guān)。pcb上的試錯(cuò)線圈設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性地嘗試解決這些問(wèn)題。然而,這種簡(jiǎn)化但不準(zhǔn)確的方法只能考慮有限的問(wèn)題。所有這些過(guò)程都無(wú)法得到成功的設(shè)計(jì),這是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)(線圈-目標(biāo)-跡線)要比容易解決的更復(fù)雜,并且,如果所得到的線圈設(shè)計(jì)將滿足期望的準(zhǔn)確性規(guī)范,則佳解決方案必須考慮更大量的參數(shù)。圖7a示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于提供準(zhǔn)確的位置定位系統(tǒng)的印刷電路板上的線圈設(shè)計(jì)的算法700。可以在具有足夠的計(jì)算能力來(lái)執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆抡娴挠?jì)算系統(tǒng)上執(zhí)行算法700。這樣的系統(tǒng)通常包括被耦合到存儲(chǔ)器的處理器。存儲(chǔ)器可以包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和編程的易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器二者。在一些情況下,可以使用固定存儲(chǔ),例如硬盤驅(qū)動(dòng)器。該系統(tǒng)將包括用戶接口,例如鍵盤、觸摸屏、視頻顯示器、指示設(shè)備或其他常見(jiàn)組件。該系統(tǒng)將能夠執(zhí)行這里描述的算法。山東汽車精密傳感器線圈江蘇制作傳感器線圈的地方;
電感線圈是利用電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行工作的器件。當(dāng)有電流流過(guò)一根導(dǎo)線時(shí),就會(huì)在這根導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生一定的電磁場(chǎng),而這個(gè)電磁場(chǎng)的導(dǎo)線本身又會(huì)對(duì)處在這個(gè)電磁場(chǎng)范圍內(nèi)的導(dǎo)線發(fā)生感應(yīng)作用。對(duì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)的導(dǎo)線本身發(fā)生的作用,叫做“自感“,即導(dǎo)線自己產(chǎn)生的變化電流產(chǎn)生變化磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)又進(jìn)一步影響了導(dǎo)線中的電流;對(duì)處在這個(gè)電磁場(chǎng)范圍的其他導(dǎo)線產(chǎn)生的作用,叫做“互感“。電感線圈的電特性和電容器相反,“通低頻,阻高頻“。高頻信號(hào)通過(guò)電感線圈時(shí)會(huì)遇到很大的阻力,很難通過(guò);而對(duì)低頻信號(hào)通過(guò)它時(shí)所呈現(xiàn)的阻力則比較小,即低頻信號(hào)可以較容易的通過(guò)它。電感線圈對(duì)直流電的電阻幾乎為零。電阻,電容和電感,他們對(duì)于電路中電信號(hào)的流動(dòng)都會(huì)呈現(xiàn)一定的阻力,這種阻力我們稱之為“阻抗”。電感線圈對(duì)電流信號(hào)所呈現(xiàn)的阻抗利用的是線圈的自感。電感線圈有時(shí)我們把它簡(jiǎn)稱為“電感”或“線圈”,用字母“L”表示。繞制電感線圈時(shí),所繞的線圈的圈數(shù)我們一般把它稱為線圈的“匝數(shù)“。
電渦流傳感器的使用也有一些限制。舉例來(lái)講,對(duì)于不同的應(yīng)用,都需要做相應(yīng)的線性度校準(zhǔn)。而且,傳感器探頭的輸出信號(hào)也會(huì)受被測(cè)物體的電氣和機(jī)械性能影響。然而,正是這些使用過(guò)程中的限制,使德國(guó)米銥的電渦流傳感器擁有達(dá)到納米級(jí)別的分辨率。目前,德國(guó)米銥的電渦流傳感器可以滿足100μm到100mm的測(cè)量量程。根據(jù)量程的不同,安裝空間也可以達(dá)到2mm到140mm的范圍。離開位移傳感器的機(jī)械工程幾乎是很難想象的。這些位移傳感器被用來(lái)控制不同的運(yùn)動(dòng),監(jiān)控液位,檢查產(chǎn)品質(zhì)量以及其他很多應(yīng)用。這里我們談?wù)剛鞲衅鞫伎赡苊鎸?duì)哪些不同的情況以及惡劣的使用環(huán)境,以及如何客服不利因素。傳感器經(jīng)常被應(yīng)用于非常惡劣的環(huán)境,例如油污,熱蒸汽或者劇烈波動(dòng)的溫度。一些傳感器還要在振動(dòng)部件上使用,在強(qiáng)電磁場(chǎng)內(nèi)或者需要離開被測(cè)物體一定的距離使用。對(duì)一些重要的應(yīng)用,還需要對(duì)精度,溫度穩(wěn)定性,分辨率和截止頻率提出要求。針對(duì)這些限制,不同的測(cè)量原理各有優(yōu)劣。這也意味著沒(méi)有統(tǒng)一的優(yōu)化測(cè)量原理的方法。電渦流傳感器又可以細(xì)分為屏蔽和非屏蔽兩種。使用屏蔽傳感器,可以產(chǎn)生更窄的電磁場(chǎng)分布,而且傳感器不會(huì)受放射性金屬的靠近影響。對(duì)于非屏蔽傳感器。傳感器線圈的繞制密度影響其電感和電阻。
具體地,提出一種提供經(jīng)優(yōu)化的位置定位傳感器線圈設(shè)計(jì)的方法。該方法包括:接收線圈設(shè)計(jì);利用該線圈設(shè)計(jì)對(duì)位置確定進(jìn)行仿真,以形成仿真性能;將仿真響應(yīng)與規(guī)范進(jìn)行比較以提供比較;以及基于仿真性能和性能規(guī)范之間的比較來(lái)修改線圈設(shè)計(jì),以獲得更新的線圈設(shè)計(jì)。下文結(jié)合附圖討論這些和其他實(shí)施例。附圖說(shuō)明圖1a和圖1b示出用于確定目標(biāo)的位置的線圈系統(tǒng)。圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e示出在整個(gè)線圈系統(tǒng)上掃描金屬目標(biāo)時(shí)的接收器線圈的響應(yīng)。圖3a和圖3b示出線圈系統(tǒng)中的印刷電路板上的接收線圈的配置。圖3c示出由線圈系統(tǒng)中的發(fā)射線圈生成的電磁場(chǎng)的非均一性。圖3d和圖3e示出由線圈系統(tǒng)中的接收器線圈測(cè)量的場(chǎng)的差異。圖4a示出測(cè)試位置定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性的測(cè)試設(shè)備的框圖。圖4b示出諸如圖4a所示的測(cè)試設(shè)備。圖4c示出利用圖4b所示的測(cè)試設(shè)備來(lái)測(cè)試位置定位系統(tǒng)。圖4d示出利用圖4b所示的測(cè)試設(shè)備測(cè)量的來(lái)自位置定位系統(tǒng)中的接收線圈的接收電壓。圖5示出測(cè)量到的響應(yīng)和仿真響應(yīng)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)化的示例線圈設(shè)計(jì)的測(cè)量到的響應(yīng)與仿真響應(yīng)之間的誤差。圖7a和圖7b示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于優(yōu)化位置定位傳感器的線圈設(shè)計(jì)的算法。高速傳感器線圈,無(wú)錫東英電子有限公司。上海傳感器線圈原理
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該位移使發(fā)射線圈106產(chǎn)生的磁場(chǎng)變形。來(lái)自位移330的雜散場(chǎng)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(zhǔn)確性。圖4a和圖4b示出可用于評(píng)估位置定位系統(tǒng)的校準(zhǔn)和測(cè)試設(shè)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(zhǔn)過(guò)程來(lái)校正目標(biāo)相對(duì)于定位設(shè)備的測(cè)量位置。此外,系統(tǒng)400可用于測(cè)試諸如上文所述的那些之類的定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。圖4a示出示例系統(tǒng)400的框圖。如圖4a所示,金屬目標(biāo)408被安裝在平臺(tái)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(duì)于位置定位系統(tǒng)410移動(dòng)平臺(tái)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(hào)并處理該信號(hào)并驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈。如圖4a進(jìn)一步示出的,金屬目標(biāo)408沿z方向定位,以在金屬目標(biāo)408與位置定位系統(tǒng)410之間提供氣隙(ag)。在一些實(shí)施例中,定位器404能夠如在坐標(biāo)系420中所示的在x-y平面中線性地移動(dòng)金屬目標(biāo)408。在一些實(shí)施例中,定位器404根據(jù)需要在位置定位器系統(tǒng)410上方圍繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)金屬目標(biāo)408,例如,用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)定位器而不是線性定位器。貴州塑料傳感器線圈