本发明专利技术尤其涉及为绝对位置的测量系统设定参数的方法，测量系统包括永磁体、在给定行程上关于所述磁体相对移动的至少一个探测器以及计算部件，计算部件提供根据受校正系数G作用的、探测器输出信号之间的比值的反正切计算得到的位置信息，所述信号是伪正弦波或方波。所述方法包括：优化操作，包括选择系数G的值，其中系数G使因探测器的输出信号的伪正弦特征而导致的测量系统的误差最小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于提供线性位置或角位置的精确信息的具有磁性传感器的绝对位置系统的领域。这种测量系统要求极大的稳定性和极大的精确度，尤其被应用在汽车工业领域。
技术介绍
在现有技术中，已知美国专利US7741839描述的一种解决方法，该方法介绍了绝对位置传感器的一般原理，该绝对位置传感器使用产生连续可变磁场的磁体以及给出代表形状为正弦曲线的磁分量的两个电信号的磁性传感器，从而确定出磁体和传感器的相对位置。该专利提出对由两个传感器给出的信号之比进行反正切计算，用来提供活动磁体的大概位置。按照这种方式，可在测量点直接测量磁场的角度。 由此确定的信号精确度并不令人满意，因为，在一般情况下，两磁场分量具有非常不同的振幅。因此，通过反正切计算的磁场角度与位置变化不成比例，由此导致对位置认识的极不精确。能实现分量之间相等的几何形状很有限，或者要求对尺寸的显著影响，例如专利US7030608中所描述的示例。为了改善精确度，已经在法国专利FR2893410中提出一种方法，该方法旨在对由传感器给出的信号之比施加增益系数，并提出一种探测器，其包括连接在通量集中器上的两对霍尔元件。该现有技术专利描述了一种传感器，其包括沿直径磁化的圆柱形磁体。检测元件位于磁体的圆周，并获取磁场切向和径向分量的变化。为了解码传感器的实际旋转角度，施加修正增益系数，该系数等于来自切向分量的电压与来自径向分量的电压的最大振幅比。因此，所获得信号的非线性得到改善。然而，这种结构限于被径向磁化的环形的情况。所述方法已经由法国专利EP1989505描述的专利技术补充。该专利描述了具有磁体的线性或旋转传感器，该磁体在磁体内部的磁化方向的改变为线性变化。按照这种方式，依然通过施加与来自径向场和切向场的电压振幅比相等的归一化因子，可通过反正切计算，确定探测器相对于磁体的角或线性位移。然而，在很多情况下，尤其在磁化谐波较大的情况下，或在材料中实现的磁化不按照完整的周期变化时，应用该简单的比值不能获得足够精确的位置信息。以往技术的缺点由以往技术的传感器提供的位置信息不完全令人满意，因为相对于将来由工业强制规定的限制，磁信号和电信号的非线性导致较低的精确度。实际上，在实际情况中，真实测得的信号不是单纯的正弦曲线，而是具有可能较大的谐波成分。因此可以按照以下等式写出各磁场分量= E^-sinO'B) IB2=Ebi-CosQ. Θ )其中，-BI表不由磁体产生的与位移方向正交的磁分量，-B2表不由磁体产生的成90°相位差的切向磁分量-Θ表示电角度，即在相关的信号周期上的角位置。这是试图获知的角度，其与探测器相对于磁体的位置成比例，并且不与测量点的磁角度相混淆，磁角度被定义为与两相关分量对应的两矢量之间的角度，-Bi表示构成信号B1的不同谐波的振幅，-bi表示构成信号B2的不同谐波的振幅，_i表示谐波的次数。信号谐波来自不同的干扰，尤其是·-磁体几何形状固有的边缘效应，主要在有效行程末端产生。该边缘效应因磁体尺寸在位移方向上接近有效行程，甚至小于有效行程而变得更大。可以通过选择大尺寸的磁体来减小这种效应，但这与小型化和降低研发成本相悖。-磁化过程中的缺陷。实现方向连续变化的磁化会给磁化工具的制造带来困难。例如，很难以完全线性的方式实现沿位移方向的磁化，且偏差角将导致由霍尔效应元件测得的电信号的谐波，-磁体的相对磁导率该相对磁导率不完全等于空气磁导率，这会产生磁体和空气之间的衍射寄生现象，从而使由霍尔效应元件检测到的局部磁场发生变形，-磁体不均匀当用某些类型的磁体，特别是接合在一起的磁体工作时时，有时材料会不均匀，由此导致磁体特性不一致，并引起局部磁场的变形，-检测磁场分量的霍尔元件的错误排列。因此，以往技术适用于谐波含量较小或不存在谐波以及信号被表述为基波表达式的构造。上述描述的分量B1和B2因此变为B1 = av sin ( θ )B2 = Id1 · cos ( θ )因此简单地计算BI除以B2的商就可以获得电角度，这样可获得以下等式Θ = Q1 B2因此，在传感器的位移的任意位置获知电角度可以获得传感器的绝对位置信息。通常，当由于上述原因，信号为变形的正弦曲线而并非是单纯正弦时，在磁体表面和测量探测器之间以较小距离，也就是靠近磁体来进行工作时，将增大谐波含量。越远离磁体，其谐波含量越小。然而，当希望以尽可能小的磁体工作时，即便测量磁隙较大，边缘效应也可能导致较大的谐波含量。由以往技术给出的提供电角度的公式不足以适用。本行业技术人员已试图通过诸如信息后期处理等方案来改善精度，例如，应用允许进行线性化数值处理的修正表。该方法会导致成本过高并会降低系统是稳定性，且对机械变化和位置偏差，特别是磁体和探测器之间的距离变化十分敏感。上述提到的某些参数会随着时间而变化，而仅通过后期处理进行补偿会导致因传感器老化所致的功能偏差。在专利FR2893410中提出的另一种解决方案在于通过磁体的非恒定形状，例如椭圆截面而非圆截面，来弥补线性缺陷。该方法意味着更为复杂的制造工艺。另一解决方案在于通过弯曲扇面应用校正系数，从而以重复的方式逐个区域地改善传感器的线性。然而，这需要额外的电子资源，此外，其也是一种对公差缺乏稳定性的方法,这种方法将会随时间变化日益变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过提出如下的绝对测量系统来克服这些缺陷，该绝对测量系统相比于现有技术的传感器具有改善的精度并且既无需后处理也不需要特定构造的磁体。当然，也可以对根据本专利技术的测量系统应用附加的处理，但按照本专利技术的测量系统本质上具有比以往技术的传感器更高的精确度。明确的是，在本专利范畴内术语“绝对位置”扩展至多周期的测量系统。绝对位置因此将涉及在一个周期上的绝对位置，关于第几个周期的信息由附加装置确定。有利的是，本专利技术特别能使本行业技术人员实现稳定的传感器，并且特别在平行六面体形状的磁体，或呈扇形或瓦状的磁体的情况下，可使磁体尺寸相对于行程最小化，并 且获得基本上小于行程的磁体，同时保持十分良好的线性。有利的是，本专利技术允许本行业技术人员用小的磁隙来与大磁隙的情况一样地进行工作，在测量磁隙较小的情况下谐波含量较大。实际上，在该情况下，谐波含量虽然更小，但当磁体比测得的行程更小时，边缘效应将导致较大的谐波含量。在上述提到的不同情况中，谐波含量都不可忽视。就广义而言，本专利技术涉及一种绝对位置的测量系统，其包括永磁体、在给定行程上关于该磁体相对移动的至少一个探测器以及计算部件，磁体在探测器处产生磁场，该磁场具有沿位移方向的称为切向磁分量的第一磁分量Bt以及与第一磁分量正交并成90°相位差的称为法向磁分量的第二磁分量Bn，探测器给出分别取决于分量Bn、Bt的两个电信号Vn、Vt，计算部件提供根据信号Vn、Vt之间的比值的反正切计算的位置信息，该比值被施以校正系数G，其特征在于，计算部件被参数化，用以把严格区别于k的非零增益G施加在信号Vn、Vt中的一个上,其中，k代表比值Vmaxt/Vmaxn,其中,Vmaxt和Vmaxn分别表示信号Vt和Vn在行程上的振幅，增益G被计算为使来自磁分量的位置值与对应的真实机械位置值之间的偏差最小。 按照第一实施变型，永磁体具有沿位移方向连续变化的磁化方向。按照第二实施变型，永磁体具有单一方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·德尔巴尔，蒂埃里·多格，迪迪埃·弗拉商，热拉尔德·马松，
申请(专利权)人：移动磁体技术公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。