专利名称：一种基于电机磁场模型的动子位移测量方法
技术领域：
本发明涉及电机的位移测量方法，尤其是适用于处理电机磁场信号，实现电机位移检测。
背景技术：
随着精密制造和数控技术等先进技术的发展，高速、高效、高精度成为当前设备的发展方向。直线电机以其零传动、高速、高精度等所带来的一切优点，成为热点和发展趋势。当前，对直线电机位移的检测方法有光栅尺检测、激光干涉仪检测等，这些测量方法对安装要求高，所得测量信号复杂。基于电机本身磁场作为位移检测信号，实现高精度测量，可以降低传感器的安装难度和简化信号的复杂程度。现有的电子细分方法包括四细分辨向法、电阻链移相细分法、幅值分割细分法、载波调制细分法、锁相倍频细分法等。四细分辨向法只提高分辨率而不提高精度；电阻链移相细分法模拟电路复杂，难以实现更高的细分；幅值分割细分法和载波调制细分法对原始信号质量要求严格；锁相倍频细分法只能用于动态测量，要求被测物体运动速度基本恒定。上述各种细分方法都存在其局限性。因此，一种既基于电机本身磁场作为位移检测信号实现高精度测量，同时又能实现高度细分、信号处理简单快速的测量方法亟待提出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电机磁场模型的动子位移测量方法，测量电机动子与电机定子的相对位移、实现高度细分、信号处理简单快速。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下I)在电机定子中磁钢阵列形成的正弦磁场中，沿电机动子运动方向在电机动子上布置两个磁感应强度传感器第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器的采样
信号分别为Bs和B。，两个传感器相距(N + |) r其中T为磁场极距，N = 0，l，2，3……；2)设位移分辨率A X和采样频率f，测量磁钢阵列形成的正弦磁场的磁感应强度幅值Bm，初始化计数单元n = 0，第一传感器和第二传感器的磁场参考值分别为Bks和Bk。，电机动子在初始位置时，第一传感器和第二传感器的采样信号分别为Btls和Btl。，初始化Bks和Bkc 分别为 Btls 和 B。。,令 Bks = B0s> Bkc = B0c ；3)测量开始，第一传感器和第二传感器以采样频率f采样得到采样信号Bs和B。，完成一次采样，进入步骤4)；4)通过信号处理电路判断含第一传感器和第二传感器的采样信号Bs、B。，第一传感器和第二传感器的磁场参考值Bks、Bk。的不等式
权利要求
1.一种基于电机磁场模型的动子位移测量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤1)在电机定子⑴中磁钢阵列⑵形成的正弦磁场中，沿电机动子⑶运动方向在电机动子上布置两个磁感应强度传感器第一传感器(4)和第二传感器(5)，第一传感器(4)和第二传感器(5)的采样信号分别为Bs和B。，两个传感器相距(N ++〉τ其中τ为磁场极距，N = 0,1,2,3……； 2)设位移分辨率Ax和采样频率f，测量磁钢阵列(2)形成的正弦磁场的磁感应强度幅值BM，初始化计数单元η = O，第一传感器(4)和第二传感器(5)的磁场参考值分别为Bks和Bk。，电机动子在初始位置时，第一传感器(4)和第二传感器(5)的采样信号分别为Btls和Bcto,初始化 Bks 和 Bk。分别为 Btls 和 B。。，令 Bks = B0s, Bkc = B0c ；3)测量开始，第一传感器(4)和第二传感器(5)以采样频率f采样得到采样信号Bs和B。，完成一次采样，进入步骤4)；4)通过信号处理电路(6)判断含第一传感器(4)和第二传感器(5)的采样信号BS、B。，第一传感器⑷和第二传感器(5)的磁场参考值Bks、Bk。的不等式
2.根据权利I所述的一种基于电机磁场模型的动子位移测量方法，其特征在于所述电机为直线电机或旋转电机。
全文摘要
一种基于电机磁场模型的动子位移测量方法，该方法是在动子上沿动子运动方向布置两个磁感应强度传感器，两个传感器相距磁场极距的四分之一将两者的采样信号Bs、Bc，两者的磁场参考值Bks、Bkc，位移分辨率Δx按照公式运算，若满足算式则认为电机定子和动子的相对位移为Δx，否则电机相对位移小于Δx，实时记录产生位移Δx的个数计算当前相对位移。该方法可避免超越函数的计算和解决象限判断问题，计算简单，有利于实时高速运算，具有较高的工程价值。
文档编号G01B7/02GK102620636SQ201210052300
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者刘召, 孙玉婷, 尹文生, 张鸣, 朱煜, 杨开明, 穆海华, 胡金春 申请人:清华大学