[發明專利]一種可實現在線自標定的時柵角位移傳感器系統及方法

有效

• 申請號: 201310102713.4
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103234451A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 陳錫侯;彭東林;魯進;高忠華;張天恒;武亮
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種可以實現在線自標定的時柵角位移傳感器系統，其特征在于：該系統包括定子和轉子，精密可控激勵電源，角度解算模塊和在線自標定模塊；

所述定子，具有雙繞組，即第一激勵繞組和第二激勵繞組；定子槽數選為N，N為正整數，且是4和6的公倍數；第一激勵繞組采用3相繞組方式，其對極數為M，M=N/6；第二激勵繞組采用2相繞組方式，其對極數為K，K=N/4；

所述轉子，同樣具有雙繞組，即第一感應繞組和第二感應繞組；轉子槽數也選為N，以任意一槽開始，將N個槽分別編號為0,1，…，N-2，N-1；第一感應繞組繞制在編號為0,3,…，3i，…，N-3的各槽內，第二感應繞組繞制在編號為0,2,…，2i，…，N-2的各槽內，其中i取為0和正整數；

所述精密可控激勵電源，由分時控制電路和兩個時柵角位移傳感器激勵電源組成；其中一個激勵電源采用3相形式，施加在第一激勵繞組上；另一個激勵電源采用2相形式，施加在第二激勵繞組上；分時控制電路實時獲取角度解算模塊的角度測量值，并根據在線自標定模塊的自標定步驟需要，發出控制信號，分別控制連接第一激勵電源和第一激勵繞組的K1電子開關以及連接第二激勵電源和第二激勵繞組的K2電子開關的閉合和斷開狀態，實現對兩個激勵電源與兩個激勵繞組通斷的控制；

所述角度解算模塊，包括第一角度解算子模塊和第二角度解算子模塊；第一角度解算子模塊與第一感應繞組連接，用于接收轉子第一感應繞組產生的感應信號，并將其解算成角度測量值；第二角度解算子模塊與第二感應繞組連接，用于接收第二感應繞組產生的感應信號，并將其解算成角度測量值。

所述在線自標定模塊通過存儲單元接收角度解算單元的角度測量值，在標定過程中從角度測量模塊送入的測量值中選取一系列特殊測量值，組成測量值序列{A_i}和{B_i}，將{A_i}和{B_i}逐項相減得到一個差值序列{C_i}；對{C_i}進行離散傅里葉變換，得到其對應的幅值譜{Am_i}和相位譜{P_i}，從而根據幅值譜{Am_i}和相位譜{P_i}重構傳感器測量誤差函數，獲取傳感器的測量誤差函數，實現傳感器的在線自標定。

2.采用權利要求1所述的時柵角位移傳感器系統進行在線自標定的方法，其特征在于：所述方法的步驟如下：

1）在精密可控激勵電源的分時控制電路的控制下，施加3相激勵電源于第一激勵繞組并斷開第二激勵繞組的2相激勵電源，轉動傳感器轉子使第一角度解算子模塊中的測量值為記為{A_i}，其中，i=0,1,2,···,n-1，步驟1）重復1次，i加1，下同；n為大于被標定時柵角位移傳感器測量誤差最高頻次2倍的正整數；

2）保持傳感器轉子不動，在精密可控激勵電源的分時控制電路控制下，施加2相激勵電源于第二激勵繞組并斷開第一激勵繞組的3相激勵電源，記錄當前第二角度解算子模塊中的測量值，記為{F_i}；

3）轉動傳感器轉子至第二角度解算子模塊中的測量值為K為第二激勵繞組的對極數；

4）保持傳感器轉子不動，在精密可控激勵電源的分時控制電路控制下，施加3相激勵電源于第一激勵繞組并斷開第二激勵繞組的2相激勵電源，記錄第一角度解算子模塊中的測量值，記為{B_i}；

5）重復步驟1）～4），直到i取值為n-1，獲得測量值序列{A_i}和{B_i}；

6)對兩個測量值序列進行數據處理：將所述{A_i}和{B_i}兩個測量值序列逐項相減得到一個差值序列{C_i}；對{C_i}進行離散傅里葉變換，得到其對應的幅值譜{Am_i}和相位譜{P_i}；

7）在數據處理后，傳感器的測量誤差函數可以表示為式（1），

δ(θ)=A₀+k(θ)????（1）其中：δ(θ)是測量誤差函數；θ是被測角位移；

k(θ)=Σi=1n/2-1{Ami2×sin(i×Am02)×sin(i×θ+Pi-π2-Am02)};]]>

A0=max(k(θ))+min(k(θ))2;]]>

其中：max(k(θ))是k(θ)的最大值；min(k(θ))是k(θ)的最小值；

8)在得到傳感器的測量誤差函數δ(θ)后，傳感器在任意位置θ的示值f(θ)可在不需要標準器和其它高精度測量儀器的條件下，通過式（2）得到其對應的標定值Ca(θ)

Ca(θ)=f(θ)-δ(θ)???????（2）。