专利名称：一种电机动子位移测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于动圈式直线电机、旋转电机等一类具有正弦磁场模型的电机中的动子位移测量方法，特别涉及一种长行程的细分测量算法。
背景技术：
精密动态测量技术是实现动态精度控制的重要环节。在常规应用领域，光栅尺、激光干涉仪、磁栅尺等传感器作为动圈式直线电机、旋转电机的直线和角度位移的测量方法。专利200720002447.8中，描述了利用光栅位置检测编码器进行位置检测，专利 200610033455中，描述了利用光栅编码器进行位置实时反馈来进行定位。这些传感器需要在电机定子上布置专门产生位移信号特征的磁场、栅格等装置，在动子上布置接收位移信号特征的电子处理单元装置；或者在动子上布置专门产生位移信号特征装置，而在定子上布置电子处理单元装置。专门产生位移信号特征装置以及电子处理单元装置两种装置增加了传感器系统的结构复杂性。此外这些传感器测量精度虽然较高，但需要较为复杂的电路与光学设备并且成本较高。而在实际运动过程中，若直接用霍尔传感器进行位置测量，测量信号本身及采样过程都会存在噪声而导致测量精度损失。对于电机这样的对象，其磁场本身就是位移信号检测的一个重要途径。如果能够利用电机本身的磁场信息，实现高精度位移测量，可以降低传感器安装与信号的复杂性。类似专利ZL201010034274. 4，需要求解复杂非线性方程，这对工业实时应用带来困难；其他类似专利描述方法的测量结果对测量信号本身要求较高的信噪比，对实现电路提出复杂性、低噪声等高要求。因此，一种既能降低传感器安装与信号的复杂性，又能同时实现精度高、对原始信号质量不敏感、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电机动子位移的测量方法，利用电机本身的磁场信息，实现电机动子的高精度位移测量，无需特别转换算法，可直接输出工控领域常用的正交编码号。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下I)在电机定子磁钢阵列形成的正弦磁场中沿动子运动方向在动子上布置两个磁感应强度传感器正弦传感器和余弦传感器，所述正弦传感器和余弦传感器相距T/4，所述T为电机正弦磁场的磁场极距，将所述正弦传感器的采样信号通过信号处理电路量化并进行幅值归一化处理后得到正弦测量信号Stl,将所述余弦传感器的采样信号通过所述信号处理电路量化并进行幅值归一化处理后得到余弦测量信号Ctl ；2)通过所述信号处理电路⑶将所述正弦测量信号Stl和余弦测量信号Ctl作n次倍频运算，即2"细分运算S1 = 2*S0*C0，C1 = C0*C0_S0*S0，S2 = 2^S^C1 C2 = C^C1-SdS1,
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权利要求
1.一种电机动子位移测量方法，其特征在于，所述方法包括1)在电机定子(I)磁钢阵列形成的正弦磁场中沿动子运动方向在动子(6)上布置两个磁感应强度传感器正弦传感器(3)和余弦传感器(4)，所述正弦传感器和余弦传感器相距τ/4，所述τ为电机正弦磁场的磁场极距，将所述正弦传感器的采样信号通过信号处理电路(8)量化并进行幅值归一化处理后得到正弦测量信号Stl，将所述余弦传感器的采样信号通过所述信号处理电路(8)量化并进行幅值归一化处理后得到余弦测量信号Ctl;2)通过所述信号处理电路(8)将所述正弦测量信号Stl和余弦测量信号Ctl作η次倍频运算
2.根据权利要求I所述的一种电机动子位移测量方法，其特征在于，步骤2)中倍频运算次数η的确定方法如下设Bm为所述电机定子磁钢阵列形成的正弦磁场的磁感应强度幅值，Vx为传感器测量噪声，噪声水平为为保证能够顺利检测过零点，最大的倍频运算次数η为
全文摘要
一种电机动子位移测量方法，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，将两者的采样信号分别通过信号处理电路量化并进行幅值归一化处理后作n次倍频运算，再进行过零点检测，生成1组正交脉冲信号，检测脉冲信号的脉冲数，以及该组正交脉冲信号的相位差。本发明直接根据电机定子磁钢阵列在动子运动方向上的正弦磁场信息，将磁场极距τ细分为实现高精度电机动子位移测量。本发明可解决由于电机动子位移测量高精度要求带来的计算方法复杂硬件安装不便及测量装置费用高的问题。
文档编号G01B7/02GK102589405SQ201210036378
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者刘召, 尹文生, 张鸣, 徐登峰, 朱煜, 杨开明, 穆海华, 胡楚雄, 胡金春, 陈龙敏 申请人:清华大学