CN102332857A - 基于磁环及霍尔传感器的pet-ct机轮毂电机位置检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，包括以下步骤：PET-CT机轮毂电机运行中，线性霍尔传感器对PET-CT机轮毂电机转子带动的位置检测环进行检测，并与之发生电磁感应，产生霍尔电势；所测得的霍尔电势与标准值在比较器中进行比较，输出比较结果，通过比较结果判断出PET-CT机轮毂电机是否运行到准确位置；PET-CT机轮毂电机启动时，绝对位置传感器对电机的初始位置进行定位以及转速控制后进入检测状态，相对位置传感器控制电机电流换相。本发明极大的削弱了由于PET-CT机电机磁钢在制造和工作中产生的磁不对称、磁场强度问题造成的位置误差的影响，提高了电机的位置精度。

Description

基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法

技术领域

本发明涉及电机位置检测应用技术领域，特别是涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测方法。

背景技术

随着工业生产的飞速发展，对电机工作的位置检测精度要求越来越高。目前，在位置检测上应用较广的有编码式传感器、光栅传感器、磁栅传感器等，但是由于价格成本高，外界干扰影响大，制造、安装工艺要求高等因素，同时，在电机运行过程中，由于电机在制造和工作中存在的磁场强度过大或过小、磁不对称等引起电机位置的不准确、灵敏度低等，给电机精确位置检测和转速控制带来了极大的挑战。

PET-CT机在运行过程中对其电机转速和位置的在线控制，是保证PET-CT机在给患者做诊断时能够成像清晰、准确，避免发生误诊现象。

PET-CT机工作过程中，旋转速度是一个非常重要且必须要考虑的工艺参数，转速的精度与稳定直接关系到PET-CT机成像的正确性与判断病理的准确性，因此在PET-CT机工作时，对PET-CT机上轮毂电机转速的精确测量与控制，显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，能够更为准确、更为灵敏地对PET-CT机电机位置及其转速进行检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，包括霍尔传感器和位置检测环，所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，所述位置检测环与PET-CT机轮毂电机转子相固定；所述的检测方法包括以下步骤：PET-CT机轮毂电机运行中，线性霍尔传感器对PET-CT机轮毂电机转子带动的位置检测环进行检测，分为绝对位置传感器和相对位置传感器，并与位置检测环发生电磁感应，产生霍尔电势；所测得的霍尔电势与标准值在比较器中进行比较，输出比较结果，通过比较结果判断出PET-CT机轮毂电机是否运行到准确位置；PET-CT机轮毂电机启动时，绝对位置传感器对电机的初始位置进行定位以及转速控制后进入检测状态，相对位置传感器控制电机电流换相。

所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，分为绝对位置传感器和相对位置传感器，三个换向器作用的相对位置传感器相隔120°放置，且绝对位置传感器与初始位置对齐。

所述电机位置检测环为绝对位置检测环和相对位置检测环，相对位置检测环根据要求的位置精度充磁为相对应极对数，其中绝对位置检测环只有一对磁极。

所述标准值是通过对电机位置检测环准确位置霍尔电势的测量得到的，存储在数字信号处理器DSP的存储器数据库中，根据电机运行过程中电机转子的位置预先装载到对应的标准值到比较器中，然后与位置检测环实测霍尔电势进行比较，数字信号处理器DSP通过比较器输出的信号判断电机是否到达准确位置。

所述绝对位置传感器通过对绝对位置检测环的检测，通过磁极N极向S极转变造成霍尔电势的改变，从而引起比较器输出值的跳变，以确定PET-CT机转子初始位置。

有益效果

本发明由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本发明是通过线性霍尔传感器与位置检测环电磁感应产生霍尔电势的数值同标准值比较来定位和检测电机转速。通过预先测得的标准值与实测霍尔电势值的比较，确保了位置信号与实测位置一致，极大的削弱了电机在制造和工作中存在的磁场强度过大或过小、磁不对称等引起电机位置的不准确、灵敏度低等。电机运行在检测状态后，电机转速控制系统将会对电机每一转的转速进行修正，以免PET-CT机在运行时出现转速偏差，造成成像不准确。因此，通过基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测方法具有控制精度高，响应速度快，稳定性强等特点。

附图说明

图1是本发明的电机位置检测原理图；

图2是本发明的电机位置布局图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-2所示，本发明涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测方法，该方法由位置检测环及霍尔传感器的高精度位置检测装置实现。包括霍尔传感器和位置检测环，所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，所述位置检测环与PET-CT机轮毂电机转子相固定；包括以下步骤：PET-CT机轮毂电机运行中，线性霍尔传感器对PET-CT机轮毂电机转子带动的位置检测环进行检测，分为绝对位置传感器和相对位置传感器，并与之发生电磁感应，产生霍尔电势；所测得的霍尔电势与标准值在比较器中进行比较，输出比较结果，通过比较结果判断出PET-CT机轮毂电机是否运行到准确位置；PET-CT机轮毂电机启动时，绝对位置传感器对电机的初始位置进行定位以及转速控制后进入检测状态，相对位置传感器控制电机电流换相。本发明采用该方法检测后，极大的削弱了由于PET-CT机电机磁钢在制造和工作中产生的磁不对称、磁场强度问题造成的位置误差的影响，提高了电机的位置精度，但需要预先对位置检测环进行霍尔电势检测。

其具体步骤包括：

(1)在轮毂电机的转子上安装电机位置检测环，并在机架上安装相对应的位置传感器；

(2)通过对电机位置检测环准确位置霍尔电势的测量得到的，存储在数字信号处理器(DSP)的存储器数据库中；

(3)启动PET-CT机，在比较器中装载恰当数值，控制电机简单运行；

(4)位置传感器检测电磁信号，对绝对位置检测环进行检测，通过磁极N极向S极转变造成霍尔电势的改变，从而引起比较器输出值的跳变，以确定PET-CT机转子是否达到初始位置；如果达到定位位置，则根据电机运行过程中电机转子的位置预先标准值装载到对应的标准值到比较器中控制电机准确运行；如果达到定位位置和转速要求则开始进入下一步骤，PET-CT机开始进入检测状态，否则PET-CT机轮毂电机继续运行并保持检测状态等待；

(5)控制电流换向的相对位置传感器通过检测得到的霍尔电势与标准值比较，计算出PET-CT机转子相对定位位置转过的机械角度，并判断PET-CT机转速和角位移是否在PET-CT机所允许的误差范围内，如果在则进入下一步骤，否则保持检测状态；

(6)电机转速控制系统对电机转速进行控制，使其转速稳定在PET-CT机所允许的转速误差范围内。

以角位移绝对测量精度为±1′的PET-CT机轮毂电机为例，根据电机机械角位移满足：

$\mathrm{\ψ}=\frac{\mathrm{\θ}}{6}=\frac{\mathrm{\α}}{6\·p}$

ε＝ψ·ρ

ε′＝K·ε

其中，ψ为相对位置传感器对应比较器信号变化对应的机械角位移，θ为相对位置传感器信号对应比较器变化一个周期的机械角位移，α为电角度，p为相对位置检测环极对数，ρ为线性霍尔传感器控制精度，ε为理论位置精度，ε′为实际位置精度，K为安全系数。

线性霍尔传感器满足：

U＝KIB

$K=\frac{R}{d}$

其中，U为霍尔电势，K为霍尔材料的灵敏度，B为所测位置磁环磁感应强度，I为电流强度，R为霍尔系数，d为霍尔材料的厚度。

按照实际工程要求取K＝2，ρ＝1％，ε′＝1′时，计算得出应取电机极对数为72对。可见，在传感器控制精度不提升的基础上，相对位置检测环极对数越多，电机的角位移精度也就越高；现采用线性霍尔传感器检测得到的霍尔电势与标准值比较，提高了线性霍尔传感器的控制精度，故电机的角位移精度显著提高。在电机转子旋转一周后，可以利用PET-CT机轮毂电机绝对位置检测环与绝对位置传感器之间的关系通过闭环控制调整电机的角位移和速度，极大的提高了PET-CT机轮毂电机的位置精度。

不难发现，与现有的检测方法相比，本发明最大特点是通过预先测得的标准值与实测霍尔电势值的比较，确保了位置信号与实测位置一致，极大的削弱了电机在制造和工作中存在的磁场强度过大或过小、磁不对称等引起电机位置的不准确、灵敏度低等；能检测PET-CT机上轮毂电机每一转的转速，并通过电机转速控制系统及时对每一转的转速进行修正，保证轮毂电机每一转的转速都能在预定设置的误差范围内，从而确保了PET-CT机成像的准确性，因此，用在PET-CT机轮毂电机外环上安装绝对位置传感器的检测方法具有控制精度高，响应速度快，稳定性强等特点。

Claims (5)

1.一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，包括霍尔传感器和位置检测环，所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，所述位置检测环与PET-CT机轮毂电机转子相固定；其特征在于，所述的检测方法包括以下步骤：PET-CT机轮毂电机运行中，线性霍尔传感器对PET-CT机轮毂电机转子带动的位置检测环进行检测，分为绝对位置传感器和相对位置传感器，并与位置检测环发生电磁感应，产生霍尔电势；所测得的霍尔电势与标准值在比较器中进行比较，输出比较结果，通过比较结果判断出PET-CT机轮毂电机是否运行到准确位置；PET-CT机轮毂电机启动时，绝对位置传感器对电机的初始位置进行定位以及转速控制后进入检测状态，相对位置传感器控制电机电流换相。

2.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，其特征在于，所述霍尔传感器为线性霍尔传感器，分为绝对位置传感器和相对位置传感器，三个换向器作用的相对位置传感器相隔120°放置，且绝对位置传感器与初始位置对齐。

3.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，其特征在于，所述电机位置检测环为绝对位置检测环和相对位置检测环，相对位置检测环根据要求的位置精度充磁为相对应极对数，其中绝对位置检测环只有一对磁极。

4.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，其特征在于，所述标准值是通过对电机位置检测环准确位置霍尔电势的测量得到的，存储在数字信号处理器DSP的存储器数据库中，根据电机运行过程中电机转子的位置预先装载到对应的标准值到比较器中，然后与位置检测环实测霍尔电势进行比较，数字信号处理器DSP通过比较器输出的信号判断电机是否到达准确位置。

5.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测方法，其特征在于，所述绝对位置传感器通过对绝对位置检测环的检测，通过磁极N极向S极转变造成霍尔电势的改变，从而引起比较器输出值的跳变，以确定PET-CT机转子初始位置。

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