CN104949605A - 位置检测模块,位置检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种位置检测方法，其包括：控制激励单元产生激励信号以用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。由于本发明至少部分根据该多个反馈采样值来计算待测装置的位置，因此可以解决现有技术中由于反馈信号与激励信号之间存在相位差，导致根据反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比较来计算待测装置的位置所带来的不准确问题；也即本发明可以提高位置测量的准确度。本发明还提供一种位置检测系统及位置检测模块。

Description

位置检测模块,位置检测系统及方法
技术领域
本发明涉及位置检测领域，特别涉及一种位置检测模块、位置检测系统及方法。
背景技术
用于产生动力的燃气涡轮机从大气中吸入空气且吸入燃料作为输入。燃料可为气体燃料、液体燃料或者两者的组合。燃料和空气结合且燃烧，以提供促使涡轮机的转子旋转的驱动力。如本领域中已知的那样，可通过控制燃料和空气被提供给涡轮机时的速率来控制从涡轮机中产生的动力。
空气流由压缩机叶片控制，可通过改变压缩机叶片的角度来调节空气流进入压缩机的速率。燃料流由阀门（例如流量控制阀和压力控制阀）控制，阀门的位置由可变差动变压器测量。以线性可变差动变压器（linear variabledifferential transformer,LVDT）与阀门机械连接为例进行说明，该线性可变差动变压器根据外部输入的激励信号来产生反馈信号，该反馈信号的幅值与阀门的位置成比例。通常来说，反馈信号和激励信号均为正弦波信号，反馈信号的频率和激励信号的频率相等。通过反馈信号在测量时刻的瞬时电压值和激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比值就可以计算出阀门的位置。
然而，由于激励信号是用于激励线性可变差动变压器的初级绕组，来使得线性可变差动变压器的次级绕组产生反馈信号；通常会导致反馈信号和激励信号之间会存在相位差，也即反馈信号的最大幅值与激励信号的最大幅值不是同一时刻产生的；使得反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间会存在相位偏移，因而导致通过上述两个瞬时电压值之间的比值来计算阀门的位置会不准确。
发明内容
现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。
本发明的一个方面，在于提供一种位置检测方法，其利用位置传感器与待测装置机械连接；该位置检测方法包括：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
本发明的另一个方面，在于提供一种位置检测系统，其利用位置传感器与待测装置机械连接；该位置检测系统包括：
控制器，用于执行以下操作：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
本发明的另一个方面，在于提供一种位置检测模块，其包括：
位置传感器，其与待测装置机械连接；
激励单元；
采样单元；
控制器，用于执行以下操作：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
本发明的另一个方面，在于提供一种位置检测模块，其包括：
位置传感器，其与阀门机械连接；
数模转换器；
模数转换器；
控制器，用于执行以下操作：
控制数模转换器产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与阀门的位置成比例的反馈信号；
控制模数转换器对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；
至少部分根据该多个反馈采样值计算阀门的位置。
本发明提供的位置检测模块、位置检测系统及方法，由于至少部分根据该多个反馈采样值来计算待测装置的位置，因此可以解决现有技术中由于反馈信号与激励信号之间存在相位差，而导致根据反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比较来计算待测装置（例如阀门）的位置会不准确的技术问题，也即本发明提高了位置测量的准确度。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为一种实施方式的位置检测系统的功能模块图。
图2为图1所示位置检测系统的第一种实施方式的电路图。
图3为图1所示位置检测系统的第二种实施方式的电路图。
图4为图1所示位置检测系统的第三种实施方式的电路图。
图5为一种实施方式的位置检测方法的流程图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。
请参阅图1，其为一种实施方式的位置检测系统100的功能模块图。位置检测系统100包括待测装置200及位置检测模块300。位置检测模块300用于检测待测装置200的位置信息。在一种实施方式中，待测装置200为燃气涡轮机的阀门，相对应地，位置检测模块300用于检测燃气涡轮机的阀门位置信息。燃气涡轮机的阀门用于控制燃料进入涡轮机的流量，进而控制从涡轮机中产生的动力。
在另外一种实施方式中，待测装置200为蒸汽涡轮机（steam turbine）的阀门，相对应地，位置检测模块300用于检测蒸汽涡轮机的阀门位置信息。蒸汽涡轮机的阀门用于控制蒸汽进入涡轮机的流量，进而控制从涡轮机中产生的动力。在其他的实施方式中，待测装置200为可移动的待测对象（例如可移动的按钮等）；相对应地，位置检测模块300用于检测待测对象的位置信息。
位置检测模块200包括位置传感器20、控制器30、激励单元40及采样单元50。位置传感器20与待测装置200机械连接。在一种实施方式中，位置传感器20为线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer,LVDT）。在另外一种实施方式中，位置传感器20为线性可变差动磁阻（LinearVariable Differential Reluctance,LVDR），该位置传感器20配置成基于位置提供不同的磁阻值。在其他的实施方式中，位置传感器20还可以是旋转可变差动变压器（Rotary Variable Differential Transformer,RVDT），以满足不同的需求。
在一种实施方式中，控制器30可以包括微控制单元（Micro Control Unit,MCU）。在其他的实施方式中，控制器30还可以包括任何合适的可编程电路或者装置，例如现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以及专用集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC）等。控制器30可以硬件、软件或软硬件结合的方式实施。
在第一种实施例中，控制器30用于执行以下操作：
控制激励单元40产生激励信号以用于激励位置传感器20产生与待测装置200的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元50对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置200的位置。具体计算方法将在后续图2至图4中详细描述。
在一种实施方式中，激励单元40为数模转换器，采样单元50为模数转换器；采用数模转换器作为激励单元40的原因是：控制器30可以通过控制数模转换器以数字方式调节激励信号的频率及振幅，相对于现有技术中采用模拟方式调节激励信号的频率及振幅，调节精度更高。
在另外一种实施方式中，激励单元40为数模转换器，采样单元50为除模数转换器之外的采样器。在其他的实施方式中，激励单元40为除数模转换器之外的激励器，采样单元50为模数转换器。
在第二种实施例中，进一步地，相对于第一种实施例，控制器30还用于执行以下操作：
控制采样单元50对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值；其中，待测装置200的位置至少根据多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算。
具体计算方法将在后续图2至图4中详细描述。
由于本发明至少部分根据多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算待测装置200的位置，因此可以解决现有技术中由于反馈信号与激励信号之间存在相位差，而导致根据反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比较来计算待测装置（例如阀门）的位置所带来的测量不准确问题；也即本发明可以提高位置测量的准确度。
在第三种实施例中，相对于第二种实施例，待测装置200的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算；进一步地，控制器30还用于执行以下操作：
每隔一个或多个周期计算一次待测装置200的位置以产生多个位置值；
计算该多个位置值的平均值；
利用该平均值来校准计算出的待测装置200的位置。
由于采用了通过产生多个位置值并且计算多个位置值的平均值的思想，进而利用该多个位置值的平均值来校准计算出的待测装置200的位置。因此，可以进一步地提高位置测量的准确性。
在第四种实施例中，相对于第二种实施例，待测装置200的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算；进一步地，控制器30还用于执行以下操作：
每隔一个或多个周期计算一次待测装置200的位置以产生多个位置值；
计算已删除最大位置值及最小位置值的该多个位置值的平均值；
利用该平均值来校准计算出的待测装置200的位置。
请一并参阅图2，其为图1所示位置检测系统100的第一种实施方式的电路图。在图2所示位置检测系统100A中，采样单元50与位置传感器20A及激励单元40电性耦合；激励单元40可以是数模转换器或其他类型的激励器，采样单元50可以是模数转换器或其他类型的采样器；在一种实施方式中，激励单元40为数模转换器，采样单元50为模数转换器。
位置传感器20A为三线式线性可变差动变压器。位置传感器20A包括可动磁芯22及绕组24。可动磁芯22与待测装置200机械连接，绕组24包括第一端240、第二端242及位于第一端240与第二端242之间的第三端244。
第一端240与激励单元40电性耦合，用于接收激励单元40提供的激励信号。在一种实施方式中，第二端242接地。在另一种实施方式中，第二端242连接参考电位。第三端244连接采样单元50。
绕组24的第三端用于提供反馈信号给采样单元50，该反馈信号的幅值与待测装置200的位置成比例。其原理是：由于可动磁芯22与待测装置200机械连接，当待测装置200的位置发生改变时，可动磁芯22的位置也会随之发生改变，进而使得可动磁芯22将激励单元40的激励信号耦合到绕组24的强度也发生改变；也即耦合强度与待测装置（例如阀门）200的位置成比例，因此反馈信号的幅值与待测装置200的位置成比例。
在图2所示位置检测系统100A中，采样单元50用于对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值，并对反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值。其中，采样单元50以相同的采样率对激励信号及反馈信号进行采样。
在第一种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值的绝对值的算术和x以及多个反馈采样值的绝对值的算术和y；其中，待测装置200的位置f根据公式f=y/x来计算。由于在图2所示位置检测系统100A中，激励信号与反馈信号分别是存在于绕组24的第一端240与第三端244的信号，属于同一个绕组24；也即激励信号与反馈信号之间不存在相位差，因此图2所示位置检测系统100A中采用多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算待测装置200的位置f，不存在现有技术中由于反馈信号与激励信号之间存在相位差而导致根据反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比较来计算待测装置（例如阀门）的位置所带来的不准确问题，也即本发明可以提高位置测量的准确度。
另外，由于控制器30采用多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算待测装置200的位置f，相对于现有技术中根据反馈信号在测量时刻的瞬时电压值与激励信号在测量时刻的瞬时电压值之间的比值来计算待测装置（例如阀门）的位置，可以提高位置测量的准确度。也即本发明可以进一步地提高位置测量的准确度。
在第二种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值中的正值的算术和x以及多个反馈采样值中的正值的算术和y；其中，待测装置200的位置f根据公式f=y/x来计算；同样可以提高位置测量的准确度。
请一并参阅图3，其为图1所示位置检测系统100的第二种实施方式的电路图。在图3所示位置检测系统100B中，采样单元50与位置传感器20B及激励单元40电性耦合；激励单元40可以是数模转换器或其他类型的激励器，采样单元50可以是模数转换器或其他类型的采样器；在一种实施方式中，激励单元40为数模转换器，采样单元50为模数转换器。
位置传感器20B为六线式线性可变差动变压器。位置传感器20B包括可动磁芯22、激励绕组24、第一感测绕组26及第二感测绕组28。可动磁芯22与待测装置200机械连接。
激励绕组24的第一端与激励单元40电性耦合，用于接收激励单元40提供的激励信号。在一种实施方式中，激励绕组24的第二端接地。在另一种实施方式中，激励绕组24的第二端连接参考电位。
第一感测绕组26的第一端用于提供第一反馈信号给采样单元50，第一感测绕组26的第二端接地或者连接参考电位；第一反馈信号的幅值与待测装置200的位置成比例。
第二感测绕组28的第一端用于提供第二反馈信号给采样单元50，第二感测绕组28的第二端接地或者连接参考电位；第二反馈信号的幅值与待测装置200的位置成比例。
第一反馈信号的幅值及第二反馈信号的幅值均与待测装置200的位置成比例，其原理是：激励绕组24将激励信号耦合至位置感测器20B的第一感测绕组26及第二感测绕组28，使得第一感测绕组26产生第一反馈信号以及第二感测绕组28产生第二反馈信号。由于可动磁芯22与待测装置200机械连接，当待测装置200的位置发生改变时，可动磁芯22的位置也会随之发生改变；进而使得激励绕组24将激励信号耦合至位置感测器20B的第一感测绕组26及第二感测绕组28的强度也发生改变；也即耦合强度与待测装置（例如阀门）200的位置成比例，因此第一反馈信号及第二反馈信号的幅值均与待测装置200的位置成比例。
在图3所示位置检测系统100B中，采样单元50以相同的采样率对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值，对第一反馈信号进行多次采样以分别产生多个第一反馈采样值，以及对第二反馈信号进行多次采样以分别产生多个第二反馈采样值。在一种实施方式中，作为下位的实施例，图3所示第一反馈信号及第二反馈信号可以包括于图1所示反馈信号，相对应地，图3所示多个第一反馈采样值及多个第二反馈采样值可以包括于图1所示多个反馈采样值。
在第一种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值的绝对值的算术和x、多个第一反馈采样值的绝对值的算术和y以及多个第二反馈采样值的绝对值的算术和z；其中，待测装置200的位置f根据公式f=(y-z)/x来计算。在图3所示位置检测系统100B中，即便激励信号与第一反馈信号之间存在相位差以及激励信号与第二反馈信号之间存在相位差，由于控制器30采用多个第一反馈采样值及多个第二反馈采样值与多个激励采样值之间的比较来计算待测装置200的位置，可以弥补由于第一反馈信号与激励信号之间存在的相位差以及第二反馈信号与激励信号之间的存在相位差可能会导致的位置测量不准确的技术问题；也即本发明可以提高位置测量的准确度。
在第二种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值中的正值的算术和x、多个第一反馈采样值中的正值的算术和y以及多个第二反馈采样值中的正值的算术和z；其中，待测装置200的位置f根据公式f=(y-z)/x来计算。与前述理由类似，也可以提高位置测量的准确度。
请一并参阅图4，其为图1所示位置检测系统100的第三种实施方式的电路图。图4所示位置检测系统100C与图3所示位置检测系统100B的区别是：采样单元50与位置传感器20C电性耦合，采样单元50未与激励单元40电性耦合。
因此采样单元50仅对位置传感器20C的第一感测绕组26提供的第一反馈信号进行多次采样以产生多个第一反馈采样值以及对位置传感器20C的第二感测绕组28提供的第二反馈信号进行多次采样以产生多个第二反馈采样值。
在第一种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该第一反馈信号的至少一个周期内采样到的多个第一反馈采样值的绝对值的算术和x以及多个第二反馈采样值的绝对值的算术和y；其中，待测装置200的位置f根据公式f=(x-y)/(x+y)来计算。与前述理由类似，图4所示位置检测系统100C通过多个第一反馈采样值及多个第二反馈采样值来计算待测装置200的位置，可以提高位置测量的准确度。
在第二种可选择的实施例中，控制器30用于计算在该第一反馈信号的至少一个周期内采样到的多个第一反馈采样值中的正值的算术和x以及多个第二反馈采样值中的正值的算术和y；其中，待测装置200的位置f根据公式f=(x-y)/(x+y)来计算。与前述理由类似，图4所示位置检测系统100C通过多个第一反馈采样值及多个第二反馈采样值来计算待测装置200的位置，可以提高位置测量的准确度。
请参阅图5，其为一种实施方式的位置测量方法500的流程图。位置测量方法500执行于图1所示位置测量系统100、图2所示位置测量系统100A、图3所示位置测量系统100B或者图4所示位置测量系统100C中。位置测量方法500利用位置传感器20与待测装置200机械连接。位置测量方法500包括如下步骤：
步骤502：控制器30控制激励单元40产生激励信号以用于激励位置传感器20产生与待测装置200的位置成比例的反馈信号。在一种实施例中，激励单元40可以是数模转换器或者其他类型的激励器。在一种实施例中，位置传感器20可以是图2所示三线式线性可变差动变压器。在另外一种实施例中，位置传感器20可以是图3所示六线式线性可变差动变压器。
步骤504：控制器30控制采样单元50对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值。在一种实施例中，采样单元50可以是模数转换器或者其他类型的采样器。
步骤506：控制器30至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置200的位置。
进一步地，在一种可选的实施例中，位置测量方法500还可以包括步骤：控制器30控制采样单元50对该激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值，其中该待测装置的位置至少部分根据多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算。在一种实施方式中，控制器30控制采样单元50以相同的采样率对激励信号及反馈信号进行采样。
在一种可选的实施例中，该待测装置200的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值之间的比较来计算；进一步地，位置测量方法500还可以包括如下步骤：
步骤508：控制器30每隔一个或多个周期计算一次待测装置200的位置以产生多个位置值；
步骤510：控制器30计算该多个位置值的平均值或者计算已删除最大位置值及最小位置值的该多个位置值的平均值；
步骤512：控制器30利用该平均值来校准计算出的待测装置200的位置。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (14)

1.一种位置检测方法，其利用位置传感器与待测装置机械连接；其特征在于，该位置检测方法包括：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；以及
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
2.如权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，该位置检测方法还包括：
控制采样单元对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值；其中，该待测装置的位置至少部分根据多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算。
3.如权利要求2所述的位置检测方法，其特征在于：该采样单元以相同的采样率对激励信号及反馈信号进行采样；
该位置检测方法还包括：
计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值的绝对值的算术和x以及多个反馈采样值的绝对值的算术和y；或者计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值中的正值的算术和x以及多个反馈采样值中的正值的算术和y；
其中，该待测装置的位置f根据公式f=y/x来计算。
4.如权利要求2所述的位置检测方法，其特征在于：该反馈信号包括第一反馈信号及第二反馈信号；该反馈采样值包括第一反馈采样值及第二反馈采样值；该采样单元对第一反馈信号进行多次采样以分别产生多个第一反馈采样值以及对第二反馈信号进行多次采样以分别产生多个第二反馈采样值；其中，该采样单元以相同的采样率对激励信号、第一反馈信号及第二反馈信号进行采样；
该位置检测方法还包括：
计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值的绝对值的算术和x、多个第一反馈采样值的绝对值的算术和y以及多个第二反馈采样值的绝对值的算术和z；或者计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值中的正值的算术和x、多个第一反馈采样值中的正值的算术和y以及多个第二反馈采样值中的正值的算术和z；
其中，待测装置的位置f根据公式f=(y-z)/x来计算。
5.如权利要求2所述的位置检测方法，其特征在于：该待测装置的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算；
该位置检测方法还包括：
每隔一个或多个周期计算一次待测装置的位置以产生多个位置值；
计算该多个位置值的平均值或者计算已删除最大位置值及最小位置值的该多个位置值的平均值；
利用该平均值来校准计算出的待测装置的位置。
6.如权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于：该反馈信号包括第一反馈信号及第二反馈信号；该反馈采样值包括第一反馈采样值及第二反馈采样值；该采样单元以相同的采样率对第一反馈信号进行多次采样以分别产生多个第一反馈采样值以及对第二反馈信号进行多次采样以分别产生多个第二反馈采样值；
该位置检测方法还包括：
计算在该第一反馈信号的至少一个周期内采样到的多个第一反馈采样值的绝对值的算术和x以及多个第二反馈采样值的绝对值的算术和y；或者计算在该第一反馈信号的至少一个周期内采样到的多个第一反馈采样值中的正值的算术和x以及多个第二反馈采样值中的正值的算术和y；
其中，待测装置的位置f根据公式f=(x-y)/(x+y)来计算。
7.一种位置检测系统，其利用位置传感器与待测装置机械连接；其特征在于，该位置检测系统包括：
控制器，用于执行以下操作：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；以及
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
8.如权利要求7所述的位置检测系统，其特征在于，该控制器还用于执行以下操作：
控制采样单元对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值；其中，该待测装置的位置至少部分根据多个反馈采样值与多个激励采样值的比较来计算。
9.如权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于：该反馈信号包括第一反馈信号及第二反馈信号；该反馈采样值包括第一反馈采样值及第二反馈采样值；该采样单元对第一反馈信号进行多次采样以分别产生多个第一反馈采样值以及对第二反馈信号进行多次采样以分别产生多个第二反馈采样值；其中，该采样单元以相同的采样率对激励信号、第一反馈信号及第二反馈信号进行采样；
该控制器还用于执行以下操作：
计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值的绝对值的算术和x、多个第一反馈采样值的绝对值的算术和y以及多个第二反馈采样值的绝对值的算术和z；或者计算在该激励信号的至少一个周期内采样到的多个激励采样值中的正值的算术和x、多个第一反馈采样值中的正值的算术和y以及多个第二反馈采样值中的正值的算术和z；
其中，待测装置的位置f根据公式f=(y-z)/x来计算。
10.如权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于：该待测装置的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算；
该控制器还用于执行以下操作：
每隔一个或多个周期计算一次待测装置的位置以产生多个位置值；
计算该多个位置值的平均值或者计算已删除最大位置值及最小位置值的该多个位置值的平均值；
利用该平均值来校准计算出的待测装置的位置。
11.一种位置检测模块，其特征在于，该位置检测模块包括：
位置传感器，其与待测装置机械连接；
激励单元；
采样单元；以及
控制器，用于执行以下操作：
控制激励单元产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与待测装置的位置成比例的反馈信号；
控制采样单元对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；以及
至少部分根据该多个反馈采样值计算待测装置的位置。
12.如权利要求11所述的位置检测模块，其特征在于：该控制器还用于执行以下操作：
控制采样单元对激励信号进行多次采样以分别产生多个激励采样值；其中，该待测装置的位置至少部分根据多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算。
13.如权利要求12所述的位置检测模块，其特征在于：该待测装置的位置根据在该激励信号的期望数量的周期内采样到的多个激励采样值与多个反馈采样值的比较来计算；
该控制器还用于执行以下操作：
每隔一个或多个周期计算一次阀门位置以产生多个位置值；
计算该多个位置值的平均值或者计算已删除最大位置值及最小位置值的该多个位置值的平均值；
利用该平均值来校准计算出的待测装置的位置。
14.一种位置检测模块，其特征在于，该位置检测模块包括：
位置传感器，其与阀门机械连接；
数模转换器；
模数转换器；以及
控制器，用于执行以下操作：
控制数模转换器产生激励信号，该激励信号用于激励位置传感器产生与阀门的位置成比例的反馈信号；
控制模数转换器对该反馈信号进行多次采样以分别产生多个反馈采样值；以及
至少部分根据该多个反馈采样值计算阀门的位置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105651156A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 北京科荣达新技术有限公司 一种用于飞机的lvdt测试系统
CN110828003A (zh) * 2019-11-15 2020-02-21 中国原子能科学研究院 信号处理系统
CN114642352A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 用于家用电器的非接触式测量装置及方法、电器、介质

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180135534A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-17 General Electric Company Systems and methods for adaptive fuel distribution in fuel circuits
FR3068465A1 (fr) * 2017-06-30 2019-01-04 Safran Electronics & Defense Procede de mesure utilisant un capteur de deplacement inductif
JP7055435B2 (ja) * 2017-07-04 2022-04-18 テグ キョンブク インスティトゥート オブ サイエンス アンド テクノロジー 線形可変差動変換器
US10756531B2 (en) * 2018-03-29 2020-08-25 Hamilton Sunstrand Corporation Voltage differential transducer (VDT) fault detection
US10801863B2 (en) 2019-01-14 2020-10-13 Hamilton Sundstrand Corporation High speed AC sensor phase measurement
DE102019209091A1 (de) * 2019-06-24 2020-12-24 Festo Se & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines Fluidsystems, Fluidsystem und Computerprogrammprodukt
DE102020115591A1 (de) 2020-06-12 2021-12-16 Heinz Werner Schenk Elektrisches System zur Messgrößen-Ermittlung beispielsweise für Wärmebilder
CN111855633A (zh) * 2020-08-21 2020-10-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种用于稳态瞬态荧光光谱测量技术的快速自动精确对准系统及控制方法
US20220174856A1 (en) * 2020-12-03 2022-06-09 Cnh Industrial America Llc Monitoring system for an agricultural implement
US11650081B2 (en) 2021-03-10 2023-05-16 Honeywell International Inc. Linear position sensing components
US20220397428A1 (en) * 2021-06-15 2022-12-15 Hamilton Sundstrand Corporation Optimal lvdt/rvdt demodulation using a hybrid algorithm

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5327030A (en) * 1987-11-13 1994-07-05 Analog Devices, Inc. Decoder and monolithic integrated circuit incorporating same
EP1058390A2 (en) * 1999-05-31 2000-12-06 Minebea Co., Ltd. R/D converter
US20030141917A1 (en) * 2002-01-29 2003-07-31 Mcbrien Gary M. System and method for processing a signal
US7248994B1 (en) * 2006-01-27 2007-07-24 Alliant Techsystems Inc. Digital method and apparatus for sensing position with a linear variable differential transformer
CN101363709A (zh) * 2008-09-27 2009-02-11 重庆工学院 一种时栅角位移传感器
EP2177879A2 (en) * 2008-10-16 2010-04-21 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver interface and signal conditioner
CN101769709A (zh) * 2009-12-30 2010-07-07 国电南京自动化股份有限公司 检测位移传感器lvdt断线的模拟电路及其检测方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277832A (en) * 1979-10-01 1981-07-07 General Electric Company Fluid flow control system
US4364045A (en) 1981-03-03 1982-12-14 Northrop Corporation Digitized displacement transducer
US6272401B1 (en) * 1997-07-23 2001-08-07 Dresser Industries, Inc. Valve positioner system
US7205916B1 (en) 2006-01-27 2007-04-17 Alliant Techsystems Inc. Digital method and apparatus for resolving shaft position
US9068861B2 (en) * 2012-08-24 2015-06-30 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver interface

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5327030A (en) * 1987-11-13 1994-07-05 Analog Devices, Inc. Decoder and monolithic integrated circuit incorporating same
EP1058390A2 (en) * 1999-05-31 2000-12-06 Minebea Co., Ltd. R/D converter
US20030141917A1 (en) * 2002-01-29 2003-07-31 Mcbrien Gary M. System and method for processing a signal
US7248994B1 (en) * 2006-01-27 2007-07-24 Alliant Techsystems Inc. Digital method and apparatus for sensing position with a linear variable differential transformer
CN101363709A (zh) * 2008-09-27 2009-02-11 重庆工学院 一种时栅角位移传感器
EP2177879A2 (en) * 2008-10-16 2010-04-21 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver interface and signal conditioner
CN101769709A (zh) * 2009-12-30 2010-07-07 国电南京自动化股份有限公司 检测位移传感器lvdt断线的模拟电路及其检测方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105651156A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 北京科荣达新技术有限公司 一种用于飞机的lvdt测试系统
CN105651156B (zh) * 2016-02-04 2018-04-20 北京科荣达航空科技股份有限公司 一种用于飞机的lvdt测试系统
CN110828003A (zh) * 2019-11-15 2020-02-21 中国原子能科学研究院 信号处理系统
CN114642352A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 用于家用电器的非接触式测量装置及方法、电器、介质

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