圖10d示出導線1020的一維模型與基準矩形跡線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線配置和多導線配置兩者來實現(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數(shù)1%。由于接收線圈的大多數(shù)點相對于發(fā)射線圈的距離遠大于1mm,因此1維導線模型在大多數(shù)應用中可能就足夠了。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維導線模型可以預先計算由發(fā)射線圈產(chǎn)生的源磁場。在一些實施例中,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)生大致相同的結果。這些模型可以使用有限元矩陣形式的計算,然而,此類模型可能需要許多元素,并且需要增加計算。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)來達到所提出的一維模型的準確性。傳感器線圈的自感和互感特性需要精確測量。河南高速傳感器線圈
在圖1b所示的系統(tǒng)中,發(fā)射器線圈(tx)106被電路102(電路102可以是集成電路)激勵,以生成被示出為emf場108的可變電磁場(emf)。磁場108與接收器線圈(rx)104耦合。如圖1b所示,如果將導電金屬目標124放置在接收器線圈104的上方,則會在金屬目標124中生成渦電流。該渦電流生成新的電磁場,該電磁場理想情況下與場108相等并相反,從而抵消了在金屬目標124正下方的接收器線圈104中的場。接收器線圈(rx)104捕獲由發(fā)射線圈106生成的可變emf場108和由金屬目標124感應的場,得到在接收器線圈104的端子處生成的正弦電壓。在沒有金屬目標124的情況下,在rx線圈104(在圖1b中被標記為rxcos110和rxsin112)的端子處將沒有電壓。當金屬目標124相對于rx線圈104被放置在特定位置時,在被金屬目標124覆蓋的區(qū)域上的合成電磁場理想地為零,因此在rx線圈104的端子處的電壓將具有不同的特性,這取決于金屬目標124相對于接收線圈104的位置。rx線圈104以以下方式被設計:隨著在整個接收器線圈104上掃描金屬目標124,在一個rx線圈(rxsin112)的端子處產(chǎn)生正弦電壓,在另一個rx線圈(rxcos110)的端子處產(chǎn)生余弦電壓。目標相對于rx線圈104的位置調(diào)制在rx線圈104的端子處的電壓的幅度和相位。國產(chǎn)傳感器線圈價格定制傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
在余弦定向線圈110中,環(huán)路120的一半被覆蓋,導致va=-1/2,并且環(huán)路122的一半被覆蓋,導致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124相對于正弦定向線圈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124覆蓋,而余弦定向環(huán)路110中的環(huán)路122被金屬目標124覆蓋。因此va=-1、vb=0、vc=1/2、vd=-1/2、以及ve=0。結果,vsin=0且vcos=-1。圖2d示出vcos和vsin相對于具有圖2a、圖2b和圖2c中提供的線圈拓撲的金屬目標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束位置對目標進行掃描,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124相對于接收線圈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。
相對于余弦接收線圈定義正弦接收線圈。為了說明的目的,圖13示出對關于圖12所描述的正弦接收線圈的修改。接收線圈(rx)設計可以用雙環(huán)路迭代來定義。初,在步驟1206中,正弦形狀的rx線圈1316(結合參考系1314)沿x方向?qū)ΨQ地部分延伸(如跡線1310所示),以補償由于目標非理想性引起的磁通泄漏。利用所施加的線圈延伸,在步驟1208中,使用作用在線圈1316所有點上的適當?shù)奈灰坪瘮?shù),使正弦形線圈1316沿y方向變形,如跡線1312。給定這些設置,在步驟1210中,算法計算通孔的位置。根據(jù)在步驟1202中指定的信息并且為了消除先前提到的信號失配,而建立通孔位置1308。每當一個線圈中的通孔比另一個線圈中的通孔多或通孔以不平衡方式定位(即,不對稱)時,就會出現(xiàn)電壓失配。所導致的電壓失配是當目標移動時正弦信號相對于余弦信號的較大峰峰值幅度(反之亦然)。為了實現(xiàn)減少電壓失配的目標,通孔的設計方式是使sin(1316)rx線圈和cos(1318)rx線圈在pcb底部中的部分的長度相同。此外,通孔相對于設計的對稱中心是對稱的。在步驟1212中,定義正弦接收線圈跡線和余弦接收線圈跡線。在一些實施例中,使用一維模型來定義跡線。在步驟1214中,算法712計算不具有目標時的偏差。傳感器線圈的品種有哪些要注意?
圖10f示出正在算法704中進行仿真的位置定位系統(tǒng)設計中的接收器線圈1028和接收器線圈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,其中接收器線圈1028和接收器線圈1026分別與接收器線圈804和接收器線圈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。傳感器線圈優(yōu)勢,無錫東英電子有限公司。天津傳感器線圈口碑推薦
傳感器線圈直銷,無錫東英電子有限公司。河南高速傳感器線圈
正弦定向接收器線圈906包括阱908和阱912,并且被連接到引線924。類似地,余弦定向接收器線圈904包括阱910和阱914,并且被耦合到引線926。pcb還可以具有安裝孔918。圖9a示出線圈設計900的平面圖,而圖9b示出線圈設計900的斜視圖,其示出在其上形成線圈設計900的pcb板的兩側上的通孔和跡線。圖9c示出印刷電路板930上的線圈設計900的平面圖。此外,被耦合到引線920、引線924和引線926的控制電路932被安裝在電路板930上。圖9d示出類似于在定位系統(tǒng)400中使用的實際位置的實際位置與在例如算法700的步驟704中通過使用rx電壓通過仿真重構的位置之間的百分比誤差。如圖9d所示,在已經(jīng)根據(jù)算法700優(yōu)化線圈設計900之后,理論結果與仿真結果之間的百分比誤差小于%。圖9e示出在已經(jīng)根據(jù)算法700優(yōu)化線圈設計900之后的實際角位置和仿真角位置。圖6也示出在已經(jīng)應用線性化算法之后經(jīng)優(yōu)化的線圈設計900的全標度誤差的百分比。在該標度下,誤差小于%fs。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。河南高速傳感器線圈