CN111478523B - 直线电机的动子位置检测装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种直线电机的动子位置检测装置及设备，属于动子位置检测领域。该检测装置包括位置检测单元、测速齿条和信号处理系统，位置检测单元包括至少两对霍尔效应传感器和传感器安装板，霍尔效应传感器分别通过传感器安装板固定于待测试的直线电机的定子上；测速齿条安装于待测试的直线电机的动子上，随动子进行直线运动时依次经过霍尔效应传感器；信号处理系统将霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，通过光信号确定动子的运动方向和最终位置。本申请通过引入霍尔效应传感器和测速齿条对动子位置进行测试，使得检测装置具有高可靠性、较强的环境适应性，使用寿命长，保障高速直线电机安全可靠运行。

Description

直线电机的动子位置检测装置及设备

技术领域

本发明属于动子位置检测领域，尤其涉及一种直线电机的动子位置检测装置及设备。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置。随着自动控制技术的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求。直线电机由于结构简单、直接传动、响应快等突出优点飞速发展，广泛应用与电梯、高速磁悬浮列车、高精度机床等工业领域。

动子是直线电机中往复直线运动的机构，为了控制直线电机动子的运动，控制系统必须清楚知道动子相对于定子所处的相对位置，以便正确地为定子绕组通电来产生磁场。动子的精确位置是直线电机的精确控制运行的必要条件。

现有常见技术方案借鉴传统旋转电机思路，通过旋转位置检测码盘，张紧轮，皮带轮与皮带实现直线电机动子位置检测，本质上是将直线运动转换为旋转运动。但皮带轮存在使用隐患。皮带与皮带轮在往复直线运动使用过程中存在机械接触，长时间使用后存在机械磨损，可能会产生滑齿的现象。同时，直线电机动子运行速度过快，皮带可能存在断裂等不可避免问题。

针对高速直线运动的特点，对国内外直线位移高精度测量技术进行了充分的调研，目前主要包含光栅尺测速装置，基于磁致伸缩原理的测速装置以及激光测速装置三种直线位移测量方法。基于激光的测速装置在直线电机运行中电磁、声光环境下无法正常使用。光栅尺测速装置为精密测量设备，其主要的优点是精度高、响应快。大多数光栅尺为接触式测量方法，标尺光栅与光栅读数头安装在同一导轨之中，可以实现很高的测量精度，但由于为导轨接触式测量方式，在高速运行下，可能会导致测速装置失效。而非接触式的光栅尺测速装置抗干扰能力差，极易受外部环境(光、电磁、振动)干扰。基于磁致伸缩原理的测速装置集中应用在冶金、矿业等行业，但由于其工作原理，测速装置响应频率较低，一般不超过1kHz，不满足高速直线电机应用领域高精控制系统快速响应(≥2kHz)需求。

发明内容

为了解决相关技术中测速装置可靠性差，抗干扰能差等问题，本申请提供了一种具有高可靠性、较强环境适应性且满足高速直线电机的动子位置检测装置和设备，技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种直线电机的动子位置检测装置，所述检测装置包括位置检测单元、测速齿条和信号处理系统，其中：所述位置检测单元包括至少两对霍尔效应传感器和传感器安装板，所述霍尔效应传感器分别通过所述传感器安装板固定于待测试的直线电机的定子上；所述测速齿条安装于所述待测试的直线电机的动子上，随所述动子进行直线运动时依次经过所述霍尔效应传感器；所述信号处理系统将所述霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，通过所述光信号确定所述动子的运动方向和最终位置。

通过引入霍尔效应传感器和测速齿条，将霍尔效应传感器固定于定子上，将测速齿条安装于动子上，随着动子移动，测速齿条经过霍尔效应传感器产生变化电信号，经过对变化电信号进行分析，得到动子的运动方向和最终位置，霍尔效应传感器的应用使得检测装置具有高可靠性、较强的环境适应性，使用寿命长，保障高速直线电机安全可靠运行。

可选的，所述信号处理系统包括与霍尔效应传感器一一对应的光电转换单元板、光电缆网、信号处理板、不间断供电电源，每个光电转换单元板包括传感器电源和光电转换模块，所述传感器电源为所述霍尔效应传感器供电，所述光电转换模块将所述霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，将所述光信号通过所述光电缆网发送给所述信号处理板，所述不间断供电电源为各个光电转换单元板以及所述信号处理板供电。

通过光电转换单元板实现为霍尔效应传感器供电的同时，还可以将霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，由信号处理板根据各个光电转换单元发送的光信号进行分析，以得到动子的运动方向和精确的最终位置。

可选的，所述测速齿条由导磁材料构成，所述测速齿条包括本体以及在所述本体上形成的一排测试齿，相邻两个测试齿之间的间距W₁与单个测试齿的宽度W₂相同。

通过将相邻两个测试齿之间的间距W₁与单个测试齿的宽度W₂设置为相同，使得霍尔效应传感器产生转换后的方波脉冲信号均匀，占空比为50％。

可选的，每对霍尔效应传感器的第一个霍尔效应传感器和第二个霍尔效应传感器依序间隔设置，每对霍尔效应传感器的两个霍尔效应传感器之间的距离L₁为：

相邻两对霍尔效应传感器之间的间距L₂为：

L₂＝N₂(W₁+W₂)

其中，N₁为大于0的自然数，N₂为大于N₁的自然数。

通过上述距离L₁的设置，使得位置检测单元产生相差90度的正交方波；通过相邻两对霍尔效应传感器(即相邻两个位置检测单元)之间的间距L₂保证了相邻两对霍尔效应传感器产生的信号相位相同，当动子运动时霍尔效应传感器先后感应安装在动子上的测速齿条齿槽带来不同的磁场变换，产生正交方波输出信号，通过正交信号处理可得到动子的精确位置。

可选的，所述测速齿条经过同一对中两个霍尔效应传感器时分别产生的方波脉冲信号相差90°。

可选的，所述测速齿条依次经过同一对霍尔效应传感器中的第一个霍尔效应传感器和第二个霍尔效应传感器时，经过第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号比经过第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号超前90°；

所述测速齿条依次经过同一对霍尔效应传感器中的第二个霍尔效应传感器和第一个霍尔效应传感器时，经过第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号比经过第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号超前90°。

可选的，所述信号处理板将各对霍尔效应传感器中的第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第一路脉冲信号；

所述信号处理板将各对霍尔效应传感器中的第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第二路脉冲信号。

可选的，所述信号处理板根据所述第一路脉冲信号和所述第二路脉冲信号的方波脉冲数量与相位关系，确定所述动子的运动方向和最终位置。

可选的，所述霍尔效应传感器为M对，所述M满足：

其中，L₃为所述动子的测量长度。

通过动子的测量长度合理设置位置检测单元(每个位置检测单元包括一对霍尔效应传感器)的数量，保证可以测量动子所在的位置，避免出现数据缺失。

第二方面，本申请还提供了一种直线电机的动子位置检测设备，该检测设备包括直线电机以及如第一方面以及第一方面各种可选方式中提供的检测装置。

通过引入霍尔效应传感器和测速齿条，将霍尔效应传感器固定于定子上，将测速齿条安装于动子上，随着动子移动，测速齿条经过霍尔效应传感器产生变化电信号，经过对变化电信号进行分析，得到动子的运动方向和最终位置，霍尔效应传感器的应用使得检测装置具有高可靠性、较强的环境适应性，使用寿命长，保障高速直线电机安全可靠运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请部分实施例中提供的直线电机的动子位置检测装置的结构示意图；

图2是图1所提供的位置检测装置的侧视图；

图3是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中信号处理系统的结构示意图；

图4A和图4B是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中位置检测单元的侧视图和正视图；

图5是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中测速齿条的主视图；

图6A-图6D是本申请部分实施例中提供的测速齿条和霍尔效应传感器四种相对位置的示意图；

图7是本申请部分实施例中提供的检测装置的原理示意图；

图8是本申请部分实施例中提供的动子按照两个相反方向依序经过两对霍尔效应传感器时产生的脉冲信号的示意图；

图9是分别将图8的两组脉冲信号中对齐的脉冲信号进行或逻辑运算后得到的脉冲信号的示意图。

其中，附图标记如下：

1、位置检测单元；11、传感器安装板；12、霍尔效应传感器；2、测速齿条；3、光电转换单元板；4、定子；5、动子；a、霍尔效应传感器的电源正接线；b、霍尔效应传感器的电源负接线；c、霍尔效应传感器的信号接线。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请部分实施例中提供的直线电机的动子位置检测装置的结构示意图，图2是图1所提供的检测装置的侧视图，本申请提供的直线电机的动子位置检测装置包括位置检测单元1、测速齿条2和信号处理系统。

本申请提供的位置检测单元1可以包括至少两对霍尔效应传感器12和传感器安装板11，霍尔效应传感器12分别通过传感器安装板11固定于待测试的直线电机的定子4上。

或者，位置检测单元1可以为多个，每个位置检测单元1包括一对霍尔效应传感器12。各对霍尔效应传感器12均可以通过传感器安装板11安装于待测试直线电机的定子4上。

测速齿条2安装于待测试的直线电机的动子5上，随动子5进行直线运动时依次经过霍尔效应传感器12，信号处理系统将霍尔效应传感器12的变化电信号转换为光信号，通过光信号确定动子5的运动方向和最终位置。

在一种可能的实现方式中，请参见图3所示，其是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中信号处理系统的结构示意图，本申请提供的信号处理系统可以包括与霍尔效应传感器12一一对应的光电转换单元板3、光电缆网、信号处理板、不间断供电电源，每个光电转换单元板3包括传感器电源和光电转换模块，传感器电源为霍尔效应传感器12供电，光电转换模块将霍尔效应传感器12的变化电信号转换为光信号，将光信号通过光电缆网发送给信号处理板，不间断供电电源为各个光电转换单元板3以及信号处理板供电。

通过光电转换单元板3实现为霍尔效应传感器12供电的同时，还可以将霍尔效应传感器12的变化电信号转换为光信号，由信号处理板根据各个光电转换单元发送的光信号进行分析，以得到动子5的运动方向和精确的最终位置。

请参见图4A和图4B所示，其是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中位置检测单元的侧视图和正视图，位置检测单元1包括一对(即两个)霍尔效应传感器12，霍尔效应传感器12通过传感器安装板11安装于定子4上，霍尔效应传感器12包括电源正接线a、电源负接线b、信号接线c，其中霍尔效应传感器12的电源正接线a、电源负接线b分别与传感器电源的输出端电性连接，霍尔效应传感器12的信号接线c与光电转换单元板3的对应接口电性连接。

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为

U＝K·I·B/d

其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应传感器12的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。本申请提供的霍尔效应传感器12(也可以称为霍尔接近开关)就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。

霍尔效应传感器12的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度时，霍尔效应传感器12内部的触发器翻转，霍尔效应传感器12的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。霍尔效应传感器12具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。

霍尔效应传感器12具有广泛的工业应用，应用于航天、冶金、制造业等多种工业场合，其单体价格仅为几百元左右，具有高性价比。高速直线电机应用中，霍尔效应传感器12的测量距离越远，霍尔效应传感器12的输出电平越高，信号越稳定，越不容易受外部环境干扰。

应用于恶劣工况的霍尔效应传感器12的特点包括：方波脉冲信号，适应恶劣的工况，0-15kHz，脉冲最大上升下降时间4μs。单个霍尔效应传感器12如图所示，可以看到最高运行频率达到15kHz，最大电压达到26V，具有很强的抗干扰特性。

图5是本申请部分实施例中提供的位置检测装置中测速齿条的主视图，测速齿条2由导磁材料构成，测速齿条2包括本体21以及在本体21上形成的一排测试齿22。

在实际研发的过程中，由于霍尔效应传感器12需要通过改变开关感应的磁路变换改变输出电平，针对高速直线电机系统的测速系统可以有两种安装方式：

第一种安装方式，将霍尔效应传感器12装在直线电机的动子5上，霍尔效应传感器12随动子5一起运动，将具有磁路变化功能的测速齿条2安装在直线电机定子4侧。按照上述安装方式，高速直线电机系统需要最少2个霍尔效应传感器12和直线电机有效行程长度相同的长齿条。

第二种安装方式，将测速齿条2安装在直线电机的动子5上，测速齿条2随动子5一起运动，将霍尔效应传感器12安装在直线电机定子4侧，每间隔测速齿条2的距离安装下一组霍尔效应传感器12，保证信号的连续性。按照上述安装方式，高速直线电机系统需要与动子5长度相当的短齿条和最少十几个霍尔效应传感器12。

测速齿条2为机械结构件，不包含任何电子元件，而霍尔效应传感器12为集成电路元件。对比上述两种安装方式，第一种安装方式存在多方面的缺点：

a.动子5需要带着霍尔效应传感器12的电源线及输出信号线一起高速运动，容易发生绞线故障；

b.根据高速直线电机的定子4长度，测速齿条2动子5长度一般大于等于5m，而齿距由电机极距，电机额定频率等因素决定，一般在1cm以内，齿距的精度严重影响最终测试的精度，高精度长测速齿条2加工存在一定风险；

c.输出信号与测速齿条2精度相关，后面齿位置公差带来误差可能会导致位置信号错位。

因此本申请选用第二种安装方式设计霍尔效应测速系统，即将霍尔效应传感器12和定子4保持相对固定。根据霍尔效应传感器12的原理设计随动子5移动的测速齿条2与接近开关的固定工装。

将测速齿条2安装在高速直线电机的动子5上，随动子5一起运动，而接近开关安装在直线电机定子4上，通过单位距离小于测速齿条2距离的测速方式，形成多路测速信号，测速过程系统示意图如图6A-图6D所示，在图6A中，测速齿条2向霍尔效应传感器12运动，并马上要进入霍尔效应传感器12的磁场；图6B中，测速齿条2继续向前运动，测速齿条2的两个齿均位于霍尔效应传感器12的磁场中；图6C中，测速齿条2继续向前运动，测速齿条2的一个齿均位于霍尔效应传感器12的磁场中；图6D中，测速齿条2继续向前运动，测速齿条2的两个齿均位于霍尔效应传感器12的磁场中。

在一种可能的实现方式中，为了提高测试精度，请参见图7所示，其是本申请部分实施例中提供的检测装置的原理示意图，本申请中提供的测试齿条的相邻两个测试齿之间的间距W₁与单个测试齿的宽度W₂相同，即W₁＝W₂。

这样，通过将相邻两个测试齿之间的间距W₁与单个测试齿的宽度W₂设置为相同，使得霍尔效应传感器12产生转换后的方波脉冲信号均匀，占空比为50％。

仍旧参见图7所示，为了使位置检测单元1产生相差90度的正交方波，每对霍尔效应传感器12的第一个霍尔效应传感器12和第二个霍尔效应传感器12依序间隔设置，每对霍尔效应传感器12的两个霍尔效应传感器12之间的距离L₁为：

为了保证相邻两对霍尔效应传感器12产生的信号相位相同，相邻两对霍尔效应传感器12之间的间距L₂为：

L₂＝N₂(W₁+W₂)

其中，N₁为大于0的自然数，N₂为大于N₁的自然数。

一般来讲，N₂和N₁的取值以保证相邻两个位置检测单元1之间的间距为测速齿条2的长度为准，以确保信号的连续性。

通过相邻两对霍尔效应传感器12(即相邻两个位置检测单元1)之间的间距L₂保证了相邻两对霍尔效应传感器12产生的信号相位相同，当动子5运动时霍尔效应传感器12先后感应安装在动子5上的测速齿条2齿槽带来不同的磁场变换，产生正交方波输出信号，通过正交信号处理可得到动子5的精确位置。通过上述数据的设置，测速齿条2经过同一对中两个霍尔效应传感器12时分别产生的方波脉冲信号相差90°。

可选的，测速齿条2依次经过同一对霍尔效应传感器12中的第一个霍尔效应传感器12和第二个霍尔效应传感器12时，经过第一个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号比经过第二个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号超前90°。

测速齿条2依次经过同一对霍尔效应传感器12中的第二个霍尔效应传感器12和第一个霍尔效应传感器12时，经过第二个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号比经过第一个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号超前90°。

在一种可能的实现方式中，信号处理板将各对霍尔效应传感器12中的第一个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第一路脉冲信号；信号处理板将各对霍尔效应传感器12中的第二个霍尔效应传感器12产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第二路脉冲信号。

仍旧参见图7，霍尔效应传感器A1和A2分别是第一个位置检测单元1(位置检测单元1A)的一对霍尔效应传感器，霍尔效应传感器B1和B2分别是第二个位置检测单元1(位置检测单元1B)的一对霍尔效应传感器，第一个位置检测单元1和第二个位置检测单元1相邻，且第一个位置检测单元1位于第二个位置检测单元1的左边，测试齿条上的齿间距W₁、齿宽度W₂、位置检测单元1中两个霍尔效应传感器之间的距离L₁、相邻两个霍尔效应传感器之间的距离L₂均通过上述的取值进行设置，图7中的W₃为测速齿条2的长度，也即测试齿条上齿轮区域的总长度。

当动子5按图7所示从左至右方向运动时，霍尔效应传感器A1首先产生方波脉冲信号，紧接着霍尔效应传感器A2产生方波脉冲信号，其中霍尔效应传感器A1产生的信号超前霍尔效应传感器A2产生的信号90°。经过L₂的距离后，霍尔效应传感器B1产生方波脉冲信号，紧接着霍尔效应传感器B2产生方波脉冲信号，其中霍尔效应传感器B1产生的信号超前霍尔效应传感器B2产生的信号90°,同时霍尔效应传感器B1的方波脉冲信号与霍尔效应传感器A1的方波脉冲信号相位对齐，霍尔效应传感器B2的方波脉冲信号与霍尔效应传感器A2的方波脉冲信号相位对齐，产生的各方波脉冲信号以及相位对齐如图8中的(a)所示。

同理，当动子5按图7所示从右至左方向运动时，霍尔效应传感器B2首先产生方波脉冲信号，紧接着霍尔效应传感器B1产生方波脉冲信号，其中霍尔效应传感器B1产生的信号落后霍尔效应传感器B2产生的信号90°。经过L₂的距离后，霍尔效应传感器A2产生方波脉冲信号，紧接着霍尔效应传感器A1产生方波脉冲信号，其中霍尔效应传感器A1产生的信号落后霍尔效应传感器A2产生的信号90°,同时霍尔效应传感器B1的方波脉冲信号与霍尔效应传感器A1的方波脉冲信号相位对齐，霍尔效应传感器B2的方波脉冲信号与霍尔效应传感器A2的方波脉冲信号相位对齐，产生的各方波脉冲信号以及相位对齐如图8中的(b)所示。

信号处理板将两对霍尔效应传感器中的第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐后进行或逻辑处理，得到的第一路脉冲信号，如图9中的(a)和(b)所示的EQEP1；信号处理板将这两对霍尔效应传感器中的第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐后进行或逻辑处理，得到的第二路脉冲信号，如图9中的(a)和(b)所示的EQEP2。

以此类推，根据动子5测量范围L₃布置M组位置检测单元1，满足测量的要求，其中M满足：

其中，L₃为动子5的测量长度。

这样，通过动子5的测量长度合理设置位置检测单元1(每个位置检测单元1包括一对霍尔效应传感器12)的数量，保证可以测量动子5所在的位置，避免出现数据缺失。

这样，信号处理板根据第一路脉冲信号和第二路脉冲信号的方波脉冲数量与相位关系，确定动子5的运动方向和最终位置。

综上所述，本申请提供的直线电机的动子位置检测装置，通过引入霍尔效应传感器和测速齿条，将霍尔效应传感器固定于定子上，将测速齿条安装于动子上，随着动子移动，测速齿条经过霍尔效应传感器产生变化电信号，经过对变化电信号进行分析，得到动子的运动方向和最终位置，霍尔效应传感器的应用使得检测装置具有高可靠性、较强的环境适应性，使用寿命长，保障高速直线电机安全可靠运行。

另外，本申请还提供了一种直线电机的动子位置检测设备，该检测设备包括直线电机以及直线电机的动子位置检测装置，该直线电机的动子位置检测装置的结构和工作原理可以参见对图1-图9的描述，这里就不再赘述。

综上所述，本申请提供的直线电机的动子位置检测设备，通过引入霍尔效应传感器和测速齿条，将霍尔效应传感器固定于定子上，将测速齿条安装于动子上，随着动子移动，测速齿条经过霍尔效应传感器产生变化电信号，经过对变化电信号进行分析，得到动子的运动方向和最终位置，霍尔效应传感器的应用使得检测装置具有高可靠性、较强的环境适应性，使用寿命长，保障高速直线电机安全可靠运行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种直线电机的动子位置检测装置，其特征在于，所述检测装置包括位置检测单元、测速齿条和信号处理系统，其中：

所述位置检测单元包括至少两对霍尔效应传感器和传感器安装板，所述霍尔效应传感器分别通过所述传感器安装板固定于待测试的直线电机的定子上；

所述测速齿条安装于所述待测试的直线电机的动子上，随所述动子进行直线运动时依次经过所述霍尔效应传感器；

所述信号处理系统将所述霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，通过所述光信号确定所述动子的运动方向和最终位置；

所述测速齿条由导磁材料构成，所述测速齿条包括本体以及在所述本体上形成的一排测试齿，相邻两个测试齿之间的间距W₁与单个测试齿的宽度W₂相同；

每对霍尔效应传感器的第一个霍尔效应传感器和第二个霍尔效应传感器依序间隔设置，每对霍尔效应传感器的两个霍尔效应传感器之间的距离L₁为：

相邻两对霍尔效应传感器之间的间距L₂为：

L₂＝N₂(W₁+W₂)

其中，N₁为大于0的自然数，N₂为大于N₁的自然数。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号处理系统包括与所述霍尔效应传感器一一对应的光电转换单元板、光电缆网、信号处理板、不间断供电电源，每个光电转换单元板包括传感器电源和光电转换模块，所述传感器电源为所述霍尔效应传感器供电，所述光电转换模块将所述霍尔效应传感器的变化电信号转换为光信号，将所述光信号通过所述光电缆网发送给所述信号处理板，所述不间断供电电源为各个光电转换单元板以及所述信号处理板供电。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述测速齿条经过同一对中两个霍尔效应传感器时分别产生的方波脉冲信号相差90°。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述测速齿条依次经过同一对霍尔效应传感器中的第一个霍尔效应传感器和第二个霍尔效应传感器时，经过第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号比经过第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号超前90°；

所述测速齿条依次经过同一对霍尔效应传感器中的第二个霍尔效应传感器和第一个霍尔效应传感器时，经过第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号比经过第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号超前90°。

5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述信号处理板将各对霍尔效应传感器中的第一个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第一路脉冲信号；

所述信号处理板将各对霍尔效应传感器中的第二个霍尔效应传感器产生的方波脉冲信号对齐，进行或逻辑处理，得到第二路脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述信号处理板根据所述第一路脉冲信号和所述第二路脉冲信号的方波脉冲数量与相位关系，确定所述动子的运动方向和最终位置。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述霍尔效应传感器为M对，所述M满足：

其中，L₃为所述动子的测量长度。

8.一种直线电机的动子位置检测设备，其特征在于，所述检测设备包括直线电机以及如权利要求1-7中任一所述的检测装置。

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