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(shí)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(gè)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。傳感器線圈型號(hào),無錫東英電子有限公司。小型傳感器線圈廠家供貨
電磁場范圍的其他導(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)通過電感線圈時(shí)會(huì)遇到很大的阻力,很難通過;而對(duì)低頻信號(hào)通過它時(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)“。傳感器線圈廠家哪家好傳感器線圈的連接方式應(yīng)確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
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(dòng)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接收器線圈中生成的電壓。在步驟1011中,針對(duì)目標(biāo)的現(xiàn)行位置再次執(zhí)行電感l(wèi)的計(jì)算,以評(píng)估l相對(duì)于步驟1003的結(jié)果的變化。在步驟1012中,存儲(chǔ)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(duì)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(duì)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(shí)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,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(zhǔn)確性。
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(gè)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(duì)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(jià)將由發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的建模誤差減小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。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(jí)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(gè)網(wǎng)格元素)來達(dá)到所提出的一維模型的準(zhǔn)確性。傳感器線圈的電磁兼容性測試是產(chǎn)品認(rèn)證的一部分。
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?。通常,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(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,無錫東英電子有限公司值得信賴,詳細(xì)可訪問我司官網(wǎng)查看!北京傳感器線圈資料
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類似地,在余弦定向線圈110中,環(huán)路120的一半被覆蓋,導(dǎo)致va=-1/2,并且環(huán)路122的一半被覆蓋,導(dǎo)致vb=1/2。因此,由va+vb給出的vcos為0。類似地,圖2c示出金屬目標(biāo)124相對(duì)于正弦定向線圈112和余弦定向線圈110處于180°位置。因此,正弦定向線圈112中的環(huán)路116和環(huán)路118的一半被金屬目標(biāo)124覆蓋,而余弦定向環(huán)路110中的環(huán)路122被金屬目標(biāo)124覆蓋。因此va=-1、vb=0、vc=1/2、vd=-1/2、以及ve=0。結(jié)果,vsin=0且vcos=-1。圖2d示出vcos和vsin相對(duì)于具有圖2a、圖2b和圖2c中提供的線圈拓?fù)涞慕饘倌繕?biāo)124的角位置的曲線圖。如圖2d所示,可以通過處理vcos和vsin的值來確定角位置。如圖所示,通過從定義的初始位置到定義的結(jié)束位置對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描,將在的輸出中生成圖2d中所示的正弦(vsin)和余弦(vcos)電壓。金屬目標(biāo)124相對(duì)于接收線圈104的角位置可以根據(jù)來自正弦定向線圈112的vsin和余弦定向線圈110的vcos的值來確定,如圖2e所示。小型傳感器線圈廠家供貨