基于磁敏传感技术的位移测量编码与识别

2012-12-01 10:50:12来源: 21IC

基于磁敏传感技术的编码式位移测量,存在测量的相对量或绝对量时表征长度受限制等问题,针对这砦技术缺陷,提出了一种新型的绝对量编码方法:按编码规则把被测工作部件制作成磁性标尺,经磁敏传感器识别出其编码序列,序列包含数值码和标识码,前者用于磁性标尺的粗定位,后者用于精定位,该方法可以通过调整数值码的位数达到测量任意位移长度的目的,并且得到的是绝对位移值。

位移测量的常见方法有图像分析法、双频激光测量法、光栅或磁栅测量法、磁阻或磁场测量法等。其中基于磁敏传感技术的磁性标尺型测最方法具有如下优点:不存在因相对运动出现的部件磨损问题;信息灵敏度高,动态响应好;易于实现传感器集成化、智能化;功耗低,安全可靠等。但目前的测量方法存在以下缺陷:

记数方式的相对晕测量,在失电后会丢失对正确位置的记忆:帧重叠编码方式的绝对景测量,容错能力差,表征长度受限。针对这些技术缺陷,本文提出了一种带有标志位的绝对式编码方法,使得识别出的序列含有用于粗读数的数值码和用于精读数的标识码,不仅避免了相对式测量的“失忆”问题,而且突破了绝对式测量的表征范围瓶颈,增强了容错能力。

1 编码规则

编码采用格雷码(Gray)为数值码,以某一固定码宽为参考码R,它用于标尺定位和提高精度。Gray码是一种绝对编码方式的无权码,它所具有的循环、单步特性能消除随机取数时出现重大误差的可能,其任意两个柏邻整数之间转换时,只有一个位数发生变化,大大减少了由一个状态转到下一个状态时的逻辑混淆,具有较强的容错能力。以6位编码为例,其部分十进制数与Gray码的一一对应关系如表1所示。

 

2 磁路结构与识别

采用图1所示的测量结构,其中被测工作部件要求属于铁磁性材料。文献中指出在固定的磁场中,表面变化的曲率越大,引起的周围磁场,变化也越大。为了使磁场的影响最大,选用凹槽作为测罩标志,以单位宽度(bmm)的凹槽表示“0”或码元间隔,单能宽度的“凸槽”表示“1”,两倍单位宽度的“凸槽”表示标志位R。在工作部件表面,按上述的编码规则加下出一系列凹槽,然后喷涂上非磁性材料,形成磁性标尺。图1所示的磁性标尺表示Gray码01 1010码区,黑色部分表示非磁性材料。

 


激励磁场采用长方体永久磁体,其磁极赢接对着磁性标尺,使测量出的有效磁场变化范围大。

磁场通过磁性标尺形成通路,磁敏元件测出磁性标八表面变化引起的磁场变化。通过磁路分析和标罩磁位等高线计算发现,磁性标尺的槽深h越人越好,槽宽b应小于3mm。

根据磁敏传感原理,“凹槽”和“凸槽"会导致不同的磁场强度,从而使磁敏元件相应地输出不同的电半信号“0”或“1”,形成数值码,用于确定位移的粗读值;而标志位R码宽两倍于码元“1”宽度的特点,使得识别后的序列出现具有固定特征的标识码,它用于精读数。

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关键字:霍尔电路  磁敏传感技术  信息处理

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1201/article_6448.html
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