CN106574857A - 用于确定两个传感器信号之间的正交性误差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在角度传感器中确定两个传感器信号(s1、s2)之间的误差(y)的方法，该角度传感器基于角度变送器或角度编码器输出传感器信号(s1、s2)，传感器信号具有周期性的变化曲线并在数学上相对彼此成正交关系，其中，由于误差(y)，能引起在传感器信号之间的正交关系的偏差，该方法具有以下步骤：‑借助于传感器信号的平方和形成半径信号(e_orth)，‑确定半径信号(e_orth)的2*n次谐波，其中n等于正整数，以及‑确定在二次谐波上相对于转动角度值相移了90°的振幅值的误差。

Description

用于确定两个传感器信号之间的正交性误差的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定在角度传感器中两个传感器信号之间的误差的方法。
背景技术
从现有技术中已知文献DE 10 2010 003 201 A1，其中公开了一种用于利用角度测量单元确定转动角度的方法。在这个文献中公开了，如何能够利用修正值确定转动角度，使得尽可能消除误差或误差角度F对于转动角度的值的影响。其中所涉及的误差是由在传感器元件的正弦形的传感器信号和余弦形的传感器信号之间的不完全精确正交所造成的。
发明内容
本发明的目的是，提出一种方法，利用该方法可以尽可能简单地求得误差值。
上述目的根据按照权利要求1所述的方法实现。根据本发明的方法的其它有利的设计方案是从属权利要求的主题，其通过引用而明确地包含在说明书的主题中。
传感器信号是周期性的信号，例如正弦信号和余弦信号，正弦信号和余弦信号相对彼此相移90°。由于传感器信号之间的正交关系，传感器信号应该遵循根据加法定理sin2(x)+cos2(x)＝1的条件，x表示转动角度的值。因此由传感器信号——优选按照sin2(x)+cos2(x)——形成半径信号(Radiussignal)，从而这个参量可用作传感器信号质量的指标。
在此本发明的所基于的基本思想是，误差直接作用于半径信号的二次谐波或二次谐波的整倍数的振幅，并因此二次谐波的分析给出有关误差大小的直接信息。本发明尤其基于如下认知，即：在半径信号的二次谐波中误差以相对于转动角度的90°相移出现，从而该谐波的虚部给出关于误差的信息。
本发明的优点在于，可以借助半径信号确定误差，该半径信号可以单单基于两个传感器信号确定。因为这些信号为了确定转动角度原本就是必要的，所以不需要改变已存在的转动角度传感器。不需要参考传感器信号，传感器信号可以与该参考传感器信号单个地比较，以便在各个传感器信号中确定误差。因此所述方法可以尤其简单地集成到现有的系统中，这是因为用于评估传感器信号所必需的电子设备原本就已经存在。
数学推导如下。半径信号的振幅可以借助于公式
e_orth(x)＝sin2(x)+cos2(x+y)
来形成，其中x表示转动角度的值，y表示误差的值。如果误差y＝0，则满足加法定理的先决条件。
半径信号的振幅尤其在45°角的时候最大，从而半径信号在x＝45°时具有如下值：
e_orth(45°)＝1–sin(y)
在此例如采用45°的值。也可以在达到最大值或最小值的其它位置上检测二次谐波。
该误差在此作用于二次谐波的虚部，从而误差的值可以根据公式
y＝arcsin|e_orth,2*n.,im|
来确定。
尤其有利的是，借助于傅里叶变换进行谐波分析，这是因为以这种方式直接得到二次谐波的最大值或最小值，并且以这种方式可以简单地进行二次谐波的分析。根据应用情况不同，可以在角度传感器投入运行之前或在角度传感器运行的进行当中确定误差。与之相关重要的是选择傅里叶变换(FT)的对应形式。有利的形式尤其是离散FT、快速FT或这两种FT的组合。
可以借助于转动角度传感器的评估单元或传感器元件上的单独的计算单元进行误差确定。因此本发明还包括一种角度传感器，其具有用于检测两个传感器信号的传感器元件以及用于按照本发明的方法确定误差的计算单元。
此外，本发明的目的还根据按照并列独立权利要求8所述的另选的方法实现。
可以设想的是，基于从传感器信号计算出的转动角度进行傅里叶变换。由于存在正交性误差，所以从传感器信号求得的转动角度在傅里叶变换的结果中产生误差，从而从这个结果可以反推出正交性误差。
附图说明
根据附图详细说明本发明。附图示出：
图1示出传感器信号和半径信号以及传感器信号中的误差的图。
具体实施方式
图1示出两个图表，其中在第一图表A中示出关于一个周期的传感器信号s1(正弦)和s2(余弦)。在第二图表B中示出从传感器信号s1、s2中导出的半径信号e_orth。在图表A的上方分别示出图表A中的放大的局部图。这些局部图示出在过零点的区域中的传感器信号s1、s2。其中可以看到，由于正交性误差或误差y，实际的过零不是在规定的转动角度x_null时实现，而是在x_null之前或之后(横坐标表示转动角度)出现。在真正的零转角x_null处，传感器信号具有与零值的偏差，该偏差以偏移量Off表示。
在图表A中可以看到传感器信号s1和s2的对应一个周期。可从中得出的半径信号具有两个周期并形成传感器信号s1、s2的二次谐波。两个传感器信号的正交性导致，该二次谐波正好在两个传感器信号s1、s2的交叉点处达到最大值(见图表B)，从而根据半径信号在最大值处的虚部可直接在数值上量化误差y。而半径信号的实部表示缩放误差或放大误差，即，传感器信号s1、s2的振幅的不同放大率的特性参数。
两个传感器信号之间的正交性误差通常在角度传感器的使用寿命期间不变。因此在例如在车辆中投入运行之前或在结束制造之前确定和补偿该误差就足够了。为此也可以应用外部的计算单元，以便读取传感器信号s1、s2并确定误差。但是视用于运行角度传感器的评估电子设备的现有的计算功率而定，也可以有利地在线、即在运行过程中进行误差的确定和补偿。
为了确定这个误差，从已知的传感器信号s1和s2形成半径信号e_orth并对这个信号e_orth进行谐波分析。为此优选借助于FT分析将该半径信号转变到频率空间并从中确定二次谐波的虚部。随后对该值计算Arcsin，由此得到误差或角度偏差。
针对一个周期对于示出的半径信号例如得到下面的算式
e_orth,2＝0.02+0.0175i
对于正交性误差，虚部是决定性的部分，该虚部在这种情况下具有的值是0.0175。因此从下面的算式中得出正交性误差：
y＝arcsin(0.0175)＝1°
视所观察的周期的数量而定也可以涉及并分析2*n次谐波。例如当在5个周期上计算误差时，利用10次谐波来确定误差。

Claims (9)

1.一种用于确定在角度传感器中两个传感器信号(s1、s2)之间的误差(y)的方法，该角度传感器基于角度变送器或角度编码器输出传感器信号(s1、s2)，所述传感器信号具有周期性的变化曲线并在数学上相对彼此成正交关系，其中，由于误差(y)，能引起在传感器信号之间的正交关系的偏差，该方法具有以下步骤：
-借助于传感器信号的平方和形成半径信号(e_orth)，
-求取半径信号(e_orth)的2*n次谐波，其中，n等于正整数，以及
-求取在二次谐波上相对于转动角度值相移了90°的振幅值的误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-借助于傅里叶变换求取半径信号的一个或多个频率分量，和
-借助二次谐波的一个或多个频率分量的虚部确定误差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于快速傅里叶变换和/或离散傅里叶变换进行傅里叶变换。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，借助于公式
y＝arcsin|e_orth,2*n.,im|
计算误差y，其中e_orth,2.,im表示半径信号的2*n次谐波的振幅的虚部。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，2*n次谐波的实部用作缩放误差的尺度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在运行的进行当中使用该方法。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在角度传感器开始运行之前实行该方法，尤其借助于外部的计算单元实行该方法。
8.一种用于确定在角度传感器中两个传感器信号(s1、s2)之间的误差(y)的方法，该角度传感器基于角度变送器或角度编码器输出传感器信号(s1、s2)，所述传感器信号具有周期性的变化曲线并在数学上相对彼此成正交关系，其中，由于误差(y)，能引起在传感器信号之间的正交关系的偏差，该方法具有以下步骤：
-从传感器信号(s1、s2)获取转动角度(x)，
-通过对所获取的转动角度进行傅里叶变换求得转换值，
-借助转换值确定误差。
9.一种用于检测转动角度的角度传感器，包括：
-传感器元件，该传感器元件基于角度变送器或角度编码器输出传感器信号，所述传感器信号具有周期性的变化曲线，并在数学上相对彼此成正交关系，和
-用于实行根据前述权利要求中任一项所述的方法的计算单元。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020124419B4 (de) 2020-09-18 2022-03-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition und Erfassungssystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463393A (en) * 1991-12-05 1995-10-31 Acutronic Ag Method and apparatus for correcting errors in an amplitude encoded signal
CN1773220A (zh) * 2004-10-13 2006-05-17 三丰株式会社 编码器输出信号校正设备和方法
CN101266154A (zh) * 2007-03-16 2008-09-17 大隈株式会社 位置检测器
CN101939623A (zh) * 2008-02-07 2011-01-05 日立金属株式会社 旋转角度检测装置、旋转机及旋转角度检测方法
CN103917851A (zh) * 2011-09-08 2014-07-09 三菱重工业株式会社 误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置以及旋转角度获取方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163504B4 (de) * 2001-12-21 2005-07-07 Siemens Ag Verfahren zur iterativen Fehlerkompensation von sin/cos-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler
WO2005050140A1 (en) * 2003-11-18 2005-06-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Position determining
DE102004038621B3 (de) * 2004-08-09 2006-02-16 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal
JP2010156554A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Okuma Corp 位置検出装置
DE102010003201A1 (de) 2009-05-08 2010-12-23 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels
JP5610541B2 (ja) * 2010-08-30 2014-10-22 株式会社リガク 定量移動装置及びｘ線測定装置
JP5798824B2 (ja) * 2011-07-22 2015-10-21 株式会社ミツトヨ 目盛誤差算出装置、目盛誤差校正装置、及び目盛誤差算出方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463393A (en) * 1991-12-05 1995-10-31 Acutronic Ag Method and apparatus for correcting errors in an amplitude encoded signal
CN1773220A (zh) * 2004-10-13 2006-05-17 三丰株式会社 编码器输出信号校正设备和方法
CN101266154A (zh) * 2007-03-16 2008-09-17 大隈株式会社 位置检测器
CN101939623A (zh) * 2008-02-07 2011-01-05 日立金属株式会社 旋转角度检测装置、旋转机及旋转角度检测方法
CN103917851A (zh) * 2011-09-08 2014-07-09 三菱重工业株式会社 误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置以及旋转角度获取方法

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