位标器框架平台用单磁极磁电编码器设计

角位移传感器对于伺服控制闭环是一个重要的反馈元件,在军工和航天领域,旋转变压器和光电编码器本身的缺陷限制了其应用.为了弥补传统角位移传感器的不足,选择磁电编码器作为位标器框架平台的角位置反馈器件.依据校准查表信号细分算法研制出了一种单磁极磁电编码器,并设计了温漂补偿算法,以扩大工作温度适用范围,并为之设计制作了配套使用的校准和检测系统.经过实验验证,所研制的磁电编码器满足了位标器的应用要求.     

基于DSP与FPGA的电容绝对式编码器的设计北大核心CSCD

为了解决绝对式编码器的编码盘复杂,增量式编码器不能获取绝对位置信息的问题,设计了一种具有2组码道的非接触角度测量的电容式旋转编码器。编码器包括2个定子和1个转子,由FPGA产生的4路相位差90°的高频方波信号作用在定子的发射极上,转子具有正弦轮廓,可将角度位置编码为基于正交调制的相位/频率调制信号,然后利用FPGA和DSP将调制信号数字化解码到角位置,最后通过RS485将数字角度位置传输到计算机上,实现了绝对角位移的在线检测。实验结果表明:设计的编码器工作可靠,测量稳定。     

一种新型大中心孔绝对式磁编码器

为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。     

绝对式光电编码器的编码理论研究进展

介绍了用于角度测量的绝对式光电旋转编码器的编码理论研究概况,具体包括反射式格雷码、矩阵码、m序列码和单码道格雷码的绝对位置编码方法和编码特征。绝对位置编码的发展过程是以唯一性和单变性为基础特性,以单码道性为最终目标进行编码矩阵列数的缩减。目前,编码类型的发展经历了n条码道的反射式格雷码、n/3条码道矩阵码、2条码道的m序列码以及1条码道的单码道格雷码,已经达到单码道的最终目标。由于单码道格雷码编码理论尚不完善,仍依赖搜索获得编码,因此其快速构造方法是未来绝对位置编码理论的发展方向。最后,对近几年发展起来的基于图像传感器的非编码测量方法进行了介绍和展望,该方法是对传统测量方法的颠覆,有望成为光电式旋转编码器的另一个发展方向。     

伪随机码在绝对式光电轴角编码器中的应用

介绍了中国光电轴角编码器制造业中新出现的一种绝对式编码器,伪随机码绝对式光电轴角编码器.阐述了伪随机码绝对式光电轴角编码器的编码方法、技术要点及特点.伪随机码绝对式编码器采用M序列伪随机码作为编码方法,采用双狭缝技术进行分时位置读取,并采用ROM元件进行译码输出.伪随机码可以在一条码道上存储多位信息,多位码盘只需要一条码道,极大限度缩小了码盘直径,为国内生产小型化的多位绝对式编码器开辟了新途径.     

基于相位拟合的绝对式光电精密测角方法

单码道绝对式轴角编码器具有分辨力高、结构简单、可靠性强等优点。为实现角度高精度快速识别和细分测量,提出一种基于相位拟合的绝对式编码器角度细分方法。该方法利用最长线性反馈移位寄存器序列(m序列)进行单码道绝对式编码,首先对CCD采样电平信号进行计数,判断码值组合后得到粗码译码数据;接着利用牛顿迭代法实现三角函数拟合从而获取相位信息,并提出基于相位信息的角度细分算法获得细分角度;最后结合粗码数据与细分角度得到角度信息。实验结果表明,提出的新型测角方法测角标准偏差达到4.57″,最小分度误差仅为0.23″,该方法大大提高了分辨力和精度,并且从原理上避免了码盘粗大误差对测角的影响。     

单对磁极磁编码器的信号处理方法

针对单对磁极磁编码器产生的电信号,提出一种新颖的算术运算方法对其进行分析处理。由正交放置在圆柱状磁体下方的两个霍尔元件输出双路正交信号,采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为核心器件,对调理后的数字量进行椭圆校正、辨向、算术运算和非线性校正来完成信号处理,并直接输出旋转角度值。设计并实现了具有高速、高分辨率和高精度性能的单对磁极磁编码器。     

全码值内“4—20mA”输出轴角光电绝取段对编码器

轴角光电绝对编码器常见的输出形式为4～20mA,但多见于4～20mA对应覆盖全部码值。例如10位1024码的光电绝对编码器,码值“0”对应4mA,码值1023对应20mA。徐州华宇公司开发研究的轴角光电绝对编码器全码值内“取段”4～20mA输出软件和硬件,能够按编码器全码值内任意“取段”,实现被取“段落”的4～20mA输出。     

高分辨率的电机绝对式多极磁编码器设计与研究

为了提高电机绝对式磁编码器的分辨率,提出了一种偏心结构的新型多极磁编码器。该多极磁编码器仅由1个偏心旋转的多极磁体和4个霍尔传感器组成,结构简单、成本低。通过结合查找表和最小二乘法来计算绝对偏移量,能够在使用多极磁体提高分辨率的同时,通过磁铁偏心旋转区分的4个信号计算出绝对角度。此外,由于可以计算正交信号,因此可以使用传统方法来配置转换器,通用性较强。编码器样机测试结果表明:所设计的磁编码器能够计算出绝对角度,并达到了0.08°的角度精度和12 bits的分辨率。     

利用霍尔元件改进了凯普西尔磁导计

生产中要求快速,直读地进行磁性材料的测量。目前多采用凯普西尔磁导计和斯捷伯列磁导计。这两种磁导计均需事先校准过的参照样品来分度。用霍尔元件测磁的优点有:1.霍尔元件可以制成很小的,以探测小范围的磁场;2.霍尔元件输出的信号很容易叠加。利用霍尔元件的这些特点,改进了凯普西尔磁导计使之能绝对分度。方法是:把测量气隙安排在样品的两端,并尽可能靠近样品,那末几乎所有样品磁通都通过测量气隙。放在样品旁边的补偿霍尔元件代替补偿绕组。补偿霍尔元件与测量磁通密度的霍尔元件串联反接,以消除磁化绕组产生的磁通信号。当绝对分度时测量装置误差为±5％;当用参照样品校准时为±2％。     

Nondestructive evaluation of a crack on austenitic stainless steel using a sheet type induced current and a Hall sensor array

Austenitic stainless steels (hereafter A-STS) such as STS304 and STS316 are paramagnetic metals. However, a small amount of partial magnetization is generated in A-STS because of the imperfect final heat treatment and mechanical processing. Surface cracks on paramagnetic metal with a partially magnetized region (hereafter PMR) are difficult to inspect. In this paper, we propose a method for high speed inspection and evaluation of a crack on A-STS. Cracks can be inspected with high speed by using 64 arrayed Hall sensors (HSA) with 3.5 mm spatial resolution and a sheet type induced current (STIC). Then, a crack can be evaluated quantitatively by using the detailed distribution of the magnetic field obtained by using single Hall sensor scanning (SSS) around the inspected crack area. Several cracks on A-STS with partially magnetized areas were examined and the experimental formulas were derived.     

Prewitt 霍尔磁梯度张量系统结构设计

为实现高速磁浮轨道长定子行波主漏磁场小空间、mT量级磁梯度张量的准确测量,将图像边缘检测领域的Prewitt梯度算子进行实例化,设计了一种由8只霍尔磁敏传感器构成的小体积、低成本的磁梯度张量测量结构。通过空间冗余的手段,克服了霍尔磁敏传感器零点偏移大,灵敏度一致性差的特点,也为传统磁梯度张量测量系统传感器的空间布局提供了一种新的思路。实验结果表明,相对传统十字形、正方形结构,Prewitt结构可将多传感器上述两种参数不一致导致的测量误差分别减小至原来的-10.4%和58.1%,有效降低了测量系统对传感器参数一致性的要求,避免了复杂高成本的三轴传感器标定与误差校正环节。     

高精度光电轴角编码器轴系精度设计与测量

为实现高精度光电轴角编码器的精度 ,提出了光电轴角编码器的轴系精度指标 ,并对影响光电轴角编码器精度的主要因素—轴系晃动量的分离测量方法进行了讨论     

水下位移测量传感器的设计

这里介绍用于水下位移测量的磁力矩偶合旋转编码器的设计。在该旋转编码器的结构设计中将其转轴分隔为从动轴和主动轴,采用磁力矩耦合的原理,使旋转编码器内部检测元件处于完全密封的腔体内,以保证其正常工作,可用于密封要求严格或水下的机械位移测量。     

分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能试验研究

某型大容量蒸发冷却电机上采用的磁脂旋转密封装置具有分瓣结构、运转线速度高、密封间隙大、密封直径大等特点。为测试其耐压性能,建立分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能试验平台,在转轴极齿间及靠近腔体内侧布置压力传感器测点,测试各道磁脂密封耐压压力,研究极齿间距、线速度等参数对分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能的影响。结果表明:各道极齿间的密封耐压性能分布规律与理论值不一致;极齿间距越大,则该道磁脂密封耐压能力相对较高;在一定范围内,线速度对各道磁脂密封耐压能力影响很小。     

高精度轴角编码器的多极旋变选用及结构精度设计

基于多极旋变-RDC的高精度轴角编码器在雷达轴角测量中已得到广泛使用.在该类轴角编码器精度设计的基础上,结合实际装机需要,提出了轴角编码器的多极旋变选用原则及结构精度设计要点,为该类轴角编码器的研制提供了参考.     

Linear encoder based low frequency inertial sensor

In this article, we present a novel concept of inertial sensor, based on a linear encoder. Compared to other interferometric sensors, the encoder is much more easy to mount, and the calibration more stable. A prototype has been built and validated experimentally by comparison with a commercial seismometer. It has a resolution of about 10?pm/√Hz. In order to further improve the resolution, two concepts of mechanical amplifiers have been studied and compared. One of them is shown to be extremely promising, provided that the amplifier does not stiffen the sensor.     

高精度曲柄轴加工工艺分析

对高精度曲柄轴的加工工艺进行了分析,并通过查表和计算,得出加工过程中各个工序的切削用量值,计算切削力大小及强度,从而确定其值满足零件的使用要求.     

一种基于电磁感应原理的风向编码方法

霍尔元件在与磁体接近时输出端会产生一个高电平,离开磁体时输出端为低电平。基于这种电磁感应原理,提出了一种风向编码方法。该方法设为三层立体编码,霍尔元件固定在编码器的定位盘上,磁钢体固定在转动盘上。转动盘上的磁钢体靠近霍尔元件时,霍尔元件输出高电平,磁钢体离开霍尔元件,则霍尔元件输出低电平。根据各个霍尔元件输出的高低电平组合编码,第一编码层可在45°范围内实现5°的分辨率,第二编码层可在180°范围内实现45°的分辨率,第三编码层可在360°范围内实现180°的分辨率。三个编码层相结合,便可在360°范围内实现5°的分辨率。