本發(fā)明專利技術(shù)尤其涉及為絕對(duì)位置的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)的方法，測(cè)量系統(tǒng)包括永磁體、在給定行程上關(guān)于所述磁體相對(duì)移動(dòng)的至少一個(gè)探測(cè)器以及計(jì)算部件，計(jì)算部件提供根據(jù)受校正系數(shù)G作用的、探測(cè)器輸出信號(hào)之間的比值的反正切計(jì)算得到的位置信息，所述信號(hào)是偽正弦波或方波。所述方法包括：優(yōu)化操作，包括選擇系數(shù)G的值，其中系數(shù)G使因探測(cè)器的輸出信號(hào)的偽正弦特征而導(dǎo)致的測(cè)量系統(tǒng)的誤差最小。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于提供線性位置或角位置的精確信息的具有磁性傳感器的絕對(duì)位置系統(tǒng)的領(lǐng)域。這種測(cè)量系統(tǒng)要求極大的穩(wěn)定性和極大的精確度，尤其被應(yīng)用在汽車工業(yè)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知美國(guó)專利US7741839描述的一種解決方法，該方法介紹了絕對(duì)位置傳感器的一般原理，該絕對(duì)位置傳感器使用產(chǎn)生連續(xù)可變磁場(chǎng)的磁體以及給出代表形狀為正弦曲線的磁分量的兩個(gè)電信號(hào)的磁性傳感器，從而確定出磁體和傳感器的相對(duì)位置。該專利提出對(duì)由兩個(gè)傳感器給出的信號(hào)之比進(jìn)行反正切計(jì)算，用來(lái)提供活動(dòng)磁體的大概位置。按照這種方式，可在測(cè)量點(diǎn)直接測(cè)量磁場(chǎng)的角度。 由此確定的信號(hào)精確度并不令人滿意，因?yàn)?，在一般情況下，兩磁場(chǎng)分量具有非常不同的振幅。因此，通過(guò)反正切計(jì)算的磁場(chǎng)角度與位置變化不成比例，由此導(dǎo)致對(duì)位置認(rèn)識(shí)的極不精確。能實(shí)現(xiàn)分量之間相等的幾何形狀很有限，或者要求對(duì)尺寸的顯著影響，例如專利US7030608中所描述的示例。為了改善精確度，已經(jīng)在法國(guó)專利FR2893410中提出一種方法，該方法旨在對(duì)由傳感器給出的信號(hào)之比施加增益系數(shù)，并提出一種探測(cè)器，其包括連接在通量集中器上的兩對(duì)霍爾元件。該現(xiàn)有技術(shù)專利描述了一種傳感器，其包括沿直徑磁化的圓柱形磁體。檢測(cè)元件位于磁體的圓周，并獲取磁場(chǎng)切向和徑向分量的變化。為了解碼傳感器的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度，施加修正增益系數(shù)，該系數(shù)等于來(lái)自切向分量的電壓與來(lái)自徑向分量的電壓的最大振幅比。因此，所獲得信號(hào)的非線性得到改善。然而，這種結(jié)構(gòu)限于被徑向磁化的環(huán)形的情況。所述方法已經(jīng)由法國(guó)專利EP1989505描述的專利技術(shù)補(bǔ)充。該專利描述了具有磁體的線性或旋轉(zhuǎn)傳感器，該磁體在磁體內(nèi)部的磁化方向的改變?yōu)榫€性變化。按照這種方式，依然通過(guò)施加與來(lái)自徑向場(chǎng)和切向場(chǎng)的電壓振幅比相等的歸一化因子，可通過(guò)反正切計(jì)算，確定探測(cè)器相對(duì)于磁體的角或線性位移。然而，在很多情況下，尤其在磁化諧波較大的情況下，或在材料中實(shí)現(xiàn)的磁化不按照完整的周期變化時(shí)，應(yīng)用該簡(jiǎn)單的比值不能獲得足夠精確的位置信息。以往技術(shù)的缺點(diǎn)由以往技術(shù)的傳感器提供的位置信息不完全令人滿意，因?yàn)橄鄬?duì)于將來(lái)由工業(yè)強(qiáng)制規(guī)定的限制，磁信號(hào)和電信號(hào)的非線性導(dǎo)致較低的精確度。實(shí)際上，在實(shí)際情況中，真實(shí)測(cè)得的信號(hào)不是單純的正弦曲線，而是具有可能較大的諧波成分。因此可以按照以下等式寫出各磁場(chǎng)分量= E^-sinO'B) IB2=Ebi-CosQ. Θ )其中，-BI表不由磁體產(chǎn)生的與位移方向正交的磁分量，-B2表不由磁體產(chǎn)生的成90°相位差的切向磁分量-Θ表示電角度，即在相關(guān)的信號(hào)周期上的角位置。這是試圖獲知的角度，其與探測(cè)器相對(duì)于磁體的位置成比例，并且不與測(cè)量點(diǎn)的磁角度相混淆，磁角度被定義為與兩相關(guān)分量對(duì)應(yīng)的兩矢量之間的角度，-Bi表示構(gòu)成信號(hào)B1的不同諧波的振幅，-bi表示構(gòu)成信號(hào)B2的不同諧波的振幅，_i表示諧波的次數(shù)。信號(hào)諧波來(lái)自不同的干擾，尤其是·-磁體幾何形狀固有的邊緣效應(yīng)，主要在有效行程末端產(chǎn)生。該邊緣效應(yīng)因磁體尺寸在位移方向上接近有效行程，甚至小于有效行程而變得更大?？梢酝ㄟ^(guò)選擇大尺寸的磁體來(lái)減小這種效應(yīng)，但這與小型化和降低研發(fā)成本相悖。-磁化過(guò)程中的缺陷。實(shí)現(xiàn)方向連續(xù)變化的磁化會(huì)給磁化工具的制造帶來(lái)困難。例如，很難以完全線性的方式實(shí)現(xiàn)沿位移方向的磁化，且偏差角將導(dǎo)致由霍爾效應(yīng)元件測(cè)得的電信號(hào)的諧波，-磁體的相對(duì)磁導(dǎo)率該相對(duì)磁導(dǎo)率不完全等于空氣磁導(dǎo)率，這會(huì)產(chǎn)生磁體和空氣之間的衍射寄生現(xiàn)象，從而使由霍爾效應(yīng)元件檢測(cè)到的局部磁場(chǎng)發(fā)生變形，-磁體不均勻當(dāng)用某些類型的磁體，特別是接合在一起的磁體工作時(shí)時(shí)，有時(shí)材料會(huì)不均勻，由此導(dǎo)致磁體特性不一致，并引起局部磁場(chǎng)的變形，-檢測(cè)磁場(chǎng)分量的霍爾元件的錯(cuò)誤排列。因此，以往技術(shù)適用于諧波含量較小或不存在諧波以及信號(hào)被表述為基波表達(dá)式的構(gòu)造。上述描述的分量B1和B2因此變?yōu)锽1 = av sin ( θ )B2 = Id1 · cos ( θ )因此簡(jiǎn)單地計(jì)算BI除以B2的商就可以獲得電角度，這樣可獲得以下等式Θ = Q1 B2因此，在傳感器的位移的任意位置獲知電角度可以獲得傳感器的絕對(duì)位置信息。通常，當(dāng)由于上述原因，信號(hào)為變形的正弦曲線而并非是單純正弦時(shí)，在磁體表面和測(cè)量探測(cè)器之間以較小距離，也就是靠近磁體來(lái)進(jìn)行工作時(shí)，將增大諧波含量。越遠(yuǎn)離磁體，其諧波含量越小。然而，當(dāng)希望以盡可能小的磁體工作時(shí)，即便測(cè)量磁隙較大，邊緣效應(yīng)也可能導(dǎo)致較大的諧波含量。由以往技術(shù)給出的提供電角度的公式不足以適用。本行業(yè)技術(shù)人員已試圖通過(guò)諸如信息后期處理等方案來(lái)改善精度，例如，應(yīng)用允許進(jìn)行線性化數(shù)值處理的修正表。該方法會(huì)導(dǎo)致成本過(guò)高并會(huì)降低系統(tǒng)是穩(wěn)定性，且對(duì)機(jī)械變化和位置偏差，特別是磁體和探測(cè)器之間的距離變化十分敏感。上述提到的某些參數(shù)會(huì)隨著時(shí)間而變化，而僅通過(guò)后期處理進(jìn)行補(bǔ)償會(huì)導(dǎo)致因傳感器老化所致的功能偏差。在專利FR2893410中提出的另一種解決方案在于通過(guò)磁體的非恒定形狀，例如橢圓截面而非圓截面，來(lái)彌補(bǔ)線性缺陷。該方法意味著更為復(fù)雜的制造工藝。另一解決方案在于通過(guò)彎曲扇面應(yīng)用校正系數(shù)，從而以重復(fù)的方式逐個(gè)區(qū)域地改善傳感器的線性。然而，這需要額外的電子資源，此外，其也是一種對(duì)公差缺乏穩(wěn)定性的方法,這種方法將會(huì)隨時(shí)間變化日益變差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于通過(guò)提出如下的絕對(duì)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)克服這些缺陷，該絕對(duì)測(cè)量系統(tǒng)相比于現(xiàn)有技術(shù)的傳感器具有改善的精度并且既無(wú)需后處理也不需要特定構(gòu)造的磁體。當(dāng)然，也可以對(duì)根據(jù)本專利技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用附加的處理，但按照本專利技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)本質(zhì)上具有比以往技術(shù)的傳感器更高的精確度。明確的是，在本專利范疇內(nèi)術(shù)語(yǔ)“絕對(duì)位置”擴(kuò)展至多周期的測(cè)量系統(tǒng)。絕對(duì)位置因此將涉及在一個(gè)周期上的絕對(duì)位置，關(guān)于第幾個(gè)周期的信息由附加裝置確定。有利的是，本專利技術(shù)特別能使本行業(yè)技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳感器，并且特別在平行六面體形狀的磁體，或呈扇形或瓦狀的磁體的情況下，可使磁體尺寸相對(duì)于行程最小化，并 且獲得基本上小于行程的磁體，同時(shí)保持十分良好的線性。有利的是，本專利技術(shù)允許本行業(yè)技術(shù)人員用小的磁隙來(lái)與大磁隙的情況一樣地進(jìn)行工作，在測(cè)量磁隙較小的情況下諧波含量較大。實(shí)際上，在該情況下，諧波含量雖然更小，但當(dāng)磁體比測(cè)得的行程更小時(shí)，邊緣效應(yīng)將導(dǎo)致較大的諧波含量。在上述提到的不同情況中，諧波含量都不可忽視。就廣義而言，本專利技術(shù)涉及一種絕對(duì)位置的測(cè)量系統(tǒng)，其包括永磁體、在給定行程上關(guān)于該磁體相對(duì)移動(dòng)的至少一個(gè)探測(cè)器以及計(jì)算部件，磁體在探測(cè)器處產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有沿位移方向的稱為切向磁分量的第一磁分量Bt以及與第一磁分量正交并成90°相位差的稱為法向磁分量的第二磁分量Bn，探測(cè)器給出分別取決于分量Bn、Bt的兩個(gè)電信號(hào)Vn、Vt，計(jì)算部件提供根據(jù)信號(hào)Vn、Vt之間的比值的反正切計(jì)算的位置信息，該比值被施以校正系數(shù)G，其特征在于，計(jì)算部件被參數(shù)化，用以把嚴(yán)格區(qū)別于k的非零增益G施加在信號(hào)Vn、Vt中的一個(gè)上,其中，k代表比值Vmaxt/Vmaxn,其中,Vmaxt和Vmaxn分別表示信號(hào)Vt和Vn在行程上的振幅，增益G被計(jì)算為使來(lái)自磁分量的位置值與對(duì)應(yīng)的真實(shí)機(jī)械位置值之間的偏差最小。 按照第一實(shí)施變型，永磁體具有沿位移方向連續(xù)變化的磁化方向。按照第二實(shí)施變型，永磁體具有單一方本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：米夏埃爾·德?tīng)柊蜖?/a>，蒂埃里·多格，迪迪?！じダ?/a>，熱拉爾德·馬松，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：移動(dòng)磁體技術(shù)公司，
類型：
國(guó)別省市：
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