CN115950345A - 测量数据处理器、位置测量设备和计算机实现的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于修正具有磁性测量实体和磁场传感器的位置测量设备的位置测量误差的测量数据处理器以及计算机实现的方法。根据本发明，将磁场传感器的轨迹信号的至少两个周期过程彼此进行比较，以便估计轨迹信号的变化过程中的跨周期的差。根据估计，使周期函数中的校正信号参数化。借助于校正信号产生位置测量设备的经修正的位置信号。有利地，可以以所述方式补偿外部磁场和/或测量实体的制造引起的极长度差的干扰影响。此外，本发明涉及具有这种测量数据处理器的位置测量设备。

Description

测量数据处理器、位置测量设备和计算机实现的方法

技术领域

本发明涉及一种测量数据处理器、尤其但不仅仅用于具有磁性测量实体和磁场传感器的位置测量设备。此外，本发明涉及一种具有这种测量数据处理器的位置测量设备以及一种用于修正位置测量误差的计算机实现的方法。

背景技术

位置测量设备、例如旋转或线性编码器在工业和科学中用于求取角度或位置信息。在许多应用中，磁位置测量设备由于其无磨损性和免维护性优选地被使用。这种位置测量设备包含磁性测量实体以及无接触式磁场传感器，其为角度或位置信息的计算提供原始测量数据。然而在此，直接从原始测量数据中计算的位置测量值通常是有误差的并且并不总是与实际角度或位置相一致。

经由工厂比较考虑测量偏差的传统的校正措施、例如静态存储在相应的位置测量设备中的校正值通常是不足够的，因为所述校正措施尤其不提供在工厂条件下不存在的对于可变的和/或外部的影响的补偿可能性。校正措施、如工厂比较也与特定部件、例如具体的测量实体相关联。然后必须在整个产品使用寿命上考虑所述关联性。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是，实现允许通过改进的或至少附加的校正措施提高磁位置测量设备的精度的可行性。

根据本发明，所述目的通过根据本发明的测量数据处理器来实现。

测量数据处理器尤其适合用于位置测量设备，所述位置测量设备具有由交变的极性的彼此成排的极构成的磁性测量实体和用于在经过极时产生具有周期过程的轨迹信号的磁场传感器。测量数据处理器设计用于，调用测量数据，所述测量数据代表以极频率相对于极运动的磁场传感器的第一轨迹信号和第二轨迹信号的至少两个周期过程。此外，测量数据处理器设计用于，从测量数据中为至少两个周期过程中的每个周期过程计算第一轨迹信号和第二轨迹信号的至少一个相位角以及表征在所述相位角时的第一轨迹信号和第二轨迹信号的变化过程的至少一个特征值。

测量数据处理器设计用于，根据对所计算的特征值的至少一部分进行比较来确定至少一个周期比较值，所述周期比较值表示第一轨迹信号和第二轨迹信号的变化过程的跨周期的差。

此外，测量数据处理器设计用于：从至少一个周期比较值中确定校正信号，其中校正信号是周期函数或周期函数的叠加，所述周期函数各具有一个幅值因数、频率因数和相移常数，其中幅值因数和相移常数分别与至少一个周期比较值相关，并且其中频率因数是与至少一个周期比较值无关的恒定的值；从测量数据中计算未修正的位置信号；以及从未修正的位置信号和校正信号中计算经修正的位置信号。

极频率反映每单位时间经过磁场传感器的极的数量并且可以视应用而定地是在时间上恒定的或可变的。例如，周期函数的叠加可以涉及周期函数的总和。周期函数可以是与第一轨迹信号和第二轨迹信号的相位角相关的函数。相应的幅值因数、相应的相移常数和相应的频率因数是校正信号的参数，所述参数的求取在下文中更详细地描述。

下面阐述本发明的优点：

上文中提及的轨迹信号变化过程中的跨周期的差主要通过如下引起：测量实体的相邻的极彼此不精确互补地构成，例如由于外部磁场和/或制造引起的极长度差而彼此不精确互补地构成。所述情况在下文中称为极差异。

因为磁场传感器的轨迹信号与各个极的磁场的构成相关，所以极差异在轨迹信号的彼此跟随的信号周期中引起分别不同的变化过程，并因此使未修正的位置信号的真实性歪曲。如开始已经讨论的那样，极差异对位置信号的这种影响不能通过恒定的校正值本身充分地描绘。

因为在根据本发明的测量数据处理器中使用至少两个周期过程或经过的测量数据，所以可以有利地对信号周期彼此进行比较。因此，借助于根据本发明的测量数据处理器，尤其经由至少一个周期比较值，可以估计极差异的程度或表现程度。基于此，极差异的干扰影响可以以校正信号的形式近似，并且随后在经修正的位置信号中使其最小化。

因此，根据本发明的测量数据处理器可以用于提高磁位置测量设备的精度，并因此解决开始基于的目的。

根据本发明的解决方案可以通过分别本身有利的并且可任意彼此组合的不同的设计方案进一步改进。下面讨论所述设计形式和与其相关的优点。

根据第一可行的设计形式，测量数据处理器可以设计用于，通过从未修正的位置信号减去校正信号来计算经修正的位置信号。这表示经修正的位置信号的可简单实现的计算类型。

为了节省计算耗费，测量数据处理器可以设计用于从测量数据和已经计算的可能的相位角中计算未修正的位置信号。例如，测量数据处理器可以设计用于，求取包含在测量数据中的完整的周期过程的数量并且从中确定粗略的位置测量值。此外，测量数据处理器可以设计用于，根据最后计算的相位角确定精细的位置测量值。然后，从粗略的位置测量值和精细的位置测量值的线性组合、尤其总和中得出未修正的位置测量值。

当测量数据处理器设计用于直接从磁场传感器接收和/或从测量数据存储器中读取测量数据时，得出通用的设计形式。

根据另一可行的设计方式，第一轨迹信号和第二轨迹信号可以以模拟的和/或数字的形式存在。因此，根据本发明的测量数据处理器的兼容性扩展至磁场传感器的不同的接口类型。换言之，测量数据处理器不仅可以与输出模拟轨迹信号的磁场传感器兼容，而且可以与输出数字轨迹信号的磁场传感器兼容。

在具有模拟轨迹信号的设计形式中，测量数据处理器可以设计用于同样以模拟的方式至少计算未修正的位置信号。在具有数字轨迹信号的设计形式中，测量数据处理器可以设计用于，从测量数据中计算多个未修正的位置测量值并且由未修正的位置测量值形成未修正的位置信号。

根据另一可行的设计形式，第一轨迹信号可以基本上是正弦形的，并且第二轨迹信号可以基本上是余弦形的。优选地，第一轨迹信号和第二轨迹信号基本上具有相同的轨迹信号频率。换言之，第一轨迹信号和第二轨迹信号的周期长度相一致。然后可以有利地经由反三角函数、尤其经由atan2函数从第一轨迹信号和第二轨迹信号中简单地计算至少一个相位角。

此外，第一轨迹信号和第二轨迹信号的轨迹信号频率可以对应于极频率。因此，根据本发明的测量数据处理器可以有利地借助于高分辨率的位置测量设备来使用，所述高分辨率的位置测量设备例如包含AMR传感器，在所述AMR传感器中，轨迹信号的周期长度与测量实体的极长度相一致。

参考测量表明，如果校正信号中的相应的幅值因数与至少一个周期比较值成比例，则极差异的干扰影响可以用校正信号良好地近似。这在下文中更详细地阐述。

此外，如果校正信号中的相应的相移常数是至少一个周期比较值的反三角函数，则校正信号良好地近似极差异的干扰影响。这在下文中更详细地阐述。

根据经验，如果根据磁场传感器的类型选择相应的频率因数，则极差异的干扰影响可以用校正信号良好地近似。这在下文中更详细地阐述。

为了改进信号质量，测量数据处理器可以设计用于执行第一轨迹信号和第二轨迹信号的相位、偏移和/或幅值调整。例如，这可以经由相位、偏移和幅值调节(POAC是英文Phase,Offset,Amplitude Control的缩写)来进行，如其在现有技术中对于位置测量设备是已知的并从而关于此不再描述。

测量数据处理器可以优选地设计用于，根据相位角从测量数据中计算第一轨迹信号和第二轨迹信号的欧几里得范数的值。在此，从第一轨迹信号和第二轨迹信号在相应的相位角的情况下的信号值的平方和的平方根中计算欧几里得范数。

此外，测量数据处理器可以设计用于，将第一轨迹信号和第二轨迹信号的欧几里得范数的值至少部分地用于计算特征值。此外，第一轨迹信号和第二轨迹信号的欧几里得范数的值可以至少部分地用于相位、偏移和/或幅值调整。借助于第一轨迹信号和第二轨迹信号的欧几里得范数的值也可行的是，根据阈值对轨迹信号执行评估，并由此检查轨迹信号是否处于合理的工作范围内。因此得出节省计算耗费的协同效应，因为所计算的欧几里得范数的值不仅可以包含到相位、偏移和/或幅值调整中，而且可以包含到轨迹信号的评估和特征值的计算中。

在此，欧几里得范数的相应的值可以直接得出各一个特征值。换言之，表征第一轨迹信号和第二轨迹信号在相位角的情况下的变化过程的相应的特征值等于第一轨迹信号和第二轨迹信号的在所述相位角的情况下计算的欧几里得范数的值。所述设计形式是有利的，因为已经为计算欧几里得范数预制的计算模块广泛使用且易于使用。替选地，也可以不同地计算相应的特征值，例如作为第一轨迹信号和第二轨迹信号的信号值的平方和或作为第一轨迹信号和第二轨迹信号的信号值的量值的总和。根据另一可行的设计形式，测量数据处理器可以设计用于，将测量数据划分成数据组，其中每个数据组包括多个数据对，所述数据对分别表示第一轨迹信号和第二轨迹信号的信号值对，并且其中数据组的数据对分别属于同一周期过程。此外，测量数据处理器可以设计用于，将在相应的数据对所属的周期过程内的相位角与每个数据对相关联。此外，测量数据处理器可以设计用于将数据组与测量实体的各个极相关联。因此，可以将测量数据，但是也可以将基于测量数据的所有其他变量(例如欧几里得范数的值、周期比较值、校正信号)与测量实体的各个极相关联。

因此，一方面可以分开地对两个极性(即北极和南极)的测量数据进行平均，并且根据所述平均值计算校正信号。替选地，也可以计算仅分别代表一个北极和一个南极的校正信号，并且然后将其对应地分开应用到所有其他北极和南极上。当然也可以对于所有北极和南极单独地计算并且单独地应用校正信号。

此外，测量数据处理器可以设计成，使得POAC使用相关联的数据组。因此，一方面可以分开地对两个极性(即北极和南极)的测量数据进行平均，并且根据所述平均值分开地执行用于北极和南极的相位、偏移和/或幅值调整。替选地，可以首先对于每个极单独地计算相位、偏移和/或幅值调整，并且然后对于两个极性分开地进行平均。此外，替选地，也可以计算仅分别代表一个北极和一个南极的相位、偏移和/或幅值调整，并且然后将其对应地分开应用到所有其他北极和南极上。当然也可以对于所有北极和南极单独地计算并且单独地应用相位、偏移和/或幅值调整。

为了以简单的方式确定至少一个周期比较值，测量数据处理器可以设计用于，从第一数据组的第一数据对中计算轨迹信号的欧几里得范数的第一值，从第二数据组的第二数据对中计算轨迹信号的欧几里得范数的第二值，其中第一数据对和第二数据对的相位角相一致或至少近似地相一致，并且其中第一数据组和第二数据组与相邻的极相关联。于是，测量数据处理器优选地设计用于，根据欧几里得范数的第一值和第二值的差来确定至少一个周期比较值。

可选地，测量数据处理器可以设计用于，从相邻的极的多个在相位角上相一致的数据对的数据组中分别计算由其欧几里得范数的值构成的差，并且根据所述差确定至少一个周期比较值。因此，可以降低对测量数据中的孤立的离群值的敏感性。

在此，每个差都可以得出周期比较值。因此，测量数据处理器可以设计用于计算多个周期比较值。测量数据处理器尤其可以设计用于，从其相应的相位角具有半个周期(π)的间距的数据对中计算至少两个周期比较值。测量数据处理器优选地设计用于，计算用于相位角-0.25π的第一周期比较值和用于相位角0.75π的第二周期比较值。这是有利的，因为在相位角-0.25π和0.75π的情况下的为此所需的欧几里得范数的值附加地可以在POAC的相位调整中使用。

替选地或附加地，测量数据处理器可以设计用于，计算上文中提及的差的平均值、有效值或整流值(Gleichrichtwert)作为周期比较值。平均值得出为由差的总和除以差的数量构成的商。有效值得出为由差的平方和除以差的数量的商的平方根。整流值得出为由差的量值的总和除以差的数量构成的商。

为了确定校正信号的参数，测量数据处理器根据本发明可以设计用于，借助于经验方程或关联关系来计算相应的频率因数、相应的幅值因数以及相应的相移常数。所述经验方程或关联关系例如可以提前根据实验来求取，其方式为，在参考测量时将未修正的位置信号与理想参考信号进行对比，由未修正的位置信号和理想参考信号的差形成误差信号，并且检查误差信号的频谱。求取频谱例如可以借助于离散傅里叶变换、尤其借助于快速傅里叶变换来进行。有利的可以是，分段地、例如在两个相邻的极上或在其两个信号周期上求取误差信号和从中求取的频谱，以便使傅里叶变换的平均效应最小化。

为了在具有AMR传感器的位置测量设备中应用根据本发明的测量数据处理器，提出在下文中描述的经验方程或关联关系：

有利的是，将校正信号中的相应的频率因数选择为0.5的奇数倍。例如，校正信号可以是具有频率因数0.5的单个周期函数。因此，误差信号的二次谐波振荡分量可以通过校正信号来近似，并且从经修正的位置信号中计算出。

替选地，校正信号也可以是由具有频率因数0.5的第一周期函数和具有频率因数1.5的第二周期函数构成的总和。因此，除了误差信号的二次谐波振荡分量之外，至少仍可以检测误差信号的另外的振荡分量。

如果从上文中已经引入的差的有效值中计算至少一个周期比较值，则第一周期函数(即具有频率因数0.5的周期函数)的幅值因数可以计算为有效值乘以3+/-0.17的平方根的积。第二周期函数(即具有频率因数1.5的周期函数)的幅值因数可以计算为有效值乘以0.125+/-0.08的平方根的积。

如果替选地从上文中已经引入的差的整流值中计算至少一个周期比较值，则第一周期函数的幅值因数可以计算为整流值乘以2.5+/-0.25的积。第二周期函数的幅值因数可以计算为整流值乘以0.53+/-0.1的积。

可选地，第二周期函数的幅值因数也可以估计为第一周期函数的幅值因数乘以0.25的积。

如上所述，如果存在用于相位角-0.25π的第一周期比较值和用于相位角0.75π的第二周期比较值，则用于第一周期函数的相移常数可以计算为具有呈自变量形式的第一周期比较值和第二周期比较值的atan2函数的函数值加上2+/-0.4的总和，并且用于第二周期函数的相移常数可以计算为从2.7+/-0.4减去具有呈自变量形式的第一周期比较值和第二周期比较值的atan2函数的函数值。

开始基于的目的同样可以通过位置测量设备来实现，所述位置测量设备具有：由交变的极性的彼此成排的极构成的磁性测量实体；用于在经过极时产生具有周期过程的轨迹信号的磁场传感器；以及根据上述设计方案中的一个设计方案的测量数据处理器。

根据本发明的位置测量设备尤其可以设计为磁旋转编码器。在所述情况下，测量实体例如可以涉及磁极轮。替选地，根据本发明的位置测量设备可以设计为磁线性编码器并且具有作为测量实体的磁带或磁轨。磁场传感器可以设计用于，将轨迹信号直接发送给测量数据处理器。可以可选地在磁场传感器与测量数据处理器之间设置有模数转换器。

根据本发明的位置测量设备受益于测量数据处理器的已经描述的优点和从而特征在于提高的测量精度。此外，根据本发明的位置测量设备适合于使用在调节回路、例如转速或速度调节器中，因为借助于测量数据处理器与该系统的运动过程无关地仅仅从表示所述轨迹信号的测量数据中就能够计算对于计算经修正的位置信号所需的变量。此外，根据本发明的位置测量设备在那里有助于具有改进的调节特性的提高的系统稳定性，因为减少了干扰，而在此并未给信号添加附加的相位旋转(Phasendrehungen)。

根据一个可行的设计方式，位置测量设备的磁场传感器可以是AMR传感器(即根据各向异性磁阻效应的原理运行的传感器)。由于AMR传感器，根据本发明的位置测量设备实现比较高的分辨率。

附加地或替选地，磁场传感器可以具有小于等于测量实体的极的极长度的传感器长度。尤其地，磁场传感器可以是所谓的固定节距(fixed-pitch)AMR传感器，其中传感器长度基本上等于极长度。替选地，磁场传感器可以是所谓的自由节距(free-pitch)AMR传感器，其中传感器长度比极长度更短。在旋转编码器中，切向于磁场传感器与测量实体之间的相对运动的方向来测量传感器长度。在线性编码器中，平行于磁场传感器与测量实体之间的相对运动的方向来测量传感器长度。

通过对传感器长度的这种选择，可以在根据本发明的位置测量设备中使用具有比较小的传感器面的成本更有利的磁场传感器。通常由于小的传感器面得出的测量误差有利地借助于测量数据处理器来修正。

开始基于的目的也可以通过根据本发明的计算机实现的方法来实现。

所述方法适合于修正位置测量设备的测量误差，所述位置测量设备具有由交变的极性的彼此成排的极构成的磁性测量实体和用于在经过极时产生具有周期过程的轨迹信号的磁场传感器。所述方法包括以下步骤：

-调用表示相对于测量实体的极运动的磁场传感器的第一轨迹信号和第二轨迹信号的至少两个周期过程的测量数据，

-从测量数据中针对至少两个周期过程中的每个周期过程计算第一轨迹信号和第二轨迹信号的至少一个相位角和计算表征第一轨迹信号和第二轨迹信号在所述相位角的情况下的变化过程的至少一个特征值，

-根据对所计算的特征值的至少一部分进行比较来确定至少一个周期比较值，所述周期比较值表示第一轨迹信号和第二轨迹信号的变化过程的跨周期的差，

-从至少一个周期比较值中确定校正信号，其中校正信号是周期函数或周期函数的叠加，所述周期函数各具有一个幅值因数、频率因数和相移常数，其中幅值因数和相移常数分别与至少一个周期比较值相关，并且其中频率因数是与至少一个周期比较值无关的恒定的值，以及

-从测量数据中计算未修正的位置信号，以及从未修正的位置信号和校正信号中计算经修正的位置信号。

如在根据本发明的测量数据处理器中，借助于所述计算机实现的方法可以提高位置测量设备的测量精度，因为在计算经修正的位置信号时减掉极差异的干扰影响。

包括指令的计算机程序同样提供上文中提及的优点和从而解决开始基于的目的，所述指令在通过计算机执行程序时促使所述计算机执行计算机实现的方法的方法步骤。根据本发明的计算机程序尤其允许在通用计算机、例如市售的PC上运行计算机实现的方法。这扩展了本发明的可应用性。同样的情况适用于计算机可读的存储介质，所述存储介质包括指令，所述指令在通过计算机执行时促使所述计算机执行计算机实现的方法的方法步骤。根据本发明的计算机程序尤其可以存储在计算机可读的存储介质上。这种存储介质也用于本发明的改进的便携性。

关于测量数据处理器和位置测量设备描述的优点同样适用于根据本发明的计算机实现的方法，并且反之亦然。

附图说明

在下文中参照附图示例性地详细阐述本发明。在所示出的实施方式中示例性示出的特征组合可以根据上述实施方案对应于根据本发明的测量数据处理器和/或根据本发明的位置测量设备的对于特定应用情况必要的特性通过其他特征来补充。同样根据上述实施方案，如果所述特征的作用在具体的应用情况中不重要，则也可以舍弃所描述的实施方式中的个别特征。在附图中，相同的附图标记始终用于相同功能和/或相同构造的元件。

附图示出：

图1示出根据一个示例性实施方式的根据本发明的测量数据处理器的示意图；

图2示出根据一个示例性实施方式的根据本发明的位置测量设备的示意图；以及

图3示出图2中的根据本发明的位置测量设备的另一示意图。

具体实施方式

下面参考图1描述根据本发明的测量数据处理器1。此外根据图2和图3描述根据本发明的位置测量设备2。

虽然本发明的一些方面仅在设备的范围内描述，但是当然可行的是，所述方面也表示对应的方法的描述，其中例如块、模块、单元或设备对应于方法步骤或方法步骤的功能。与此类似地，在方法步骤的范围内描述的方面也对应地表示设备的块、模块、单元或特性的描述。

在图1中示出测量数据处理器1的示例性实施方式的简化的示意图。测量数据处理器1可以具有独立的处理器电路板4和/或集成在位置测量设备2的(未示出的)电路板上。下面描述的测量数据处理器1的块、模块和单元可以分别以硬件、软件或由两者构成的组合来实现。

测量数据处理器1设置用于位置测量设备2。因此，测量数据处理器1例如可以但是不仅仅可以在磁位置测量设备6中使用，所述位置测量设备具有由交变的极性12a、12b的彼此成排的极10构成的磁性测量实体8和用于在经过极10时产生具有周期过程18a、18b的轨迹信号16a、16b的磁场传感器14。磁场传感器14和测量实体8对应地相对于彼此可运动地设计(参见图2和图3)。

在图2和图3中示出位置测量设备2的一个示例性实施方式的简化的示意图。根据本发明的位置测量设备2具有磁性测量实体8、磁场传感器14和测量数据处理器1。在所示出的实施方式中，位置测量设备2例如设计为磁线性编码器20。在所述情况下，测量实体8可以涉及磁带22或磁轨24。根据一个替选的实施方式，位置测量设备2也可以设计为磁旋转编码器21并且具有磁极轮25作为测量实体8(参见图1)。

磁场传感器14可以是AMR传感器并且可以包含根据各向异性磁阻效应的原理运行的两个采样头26a、26b。在图2和图3中所示出的实施方式中，磁场传感器14具有平行于相对运动的方向28测量的传感器长度30，所述传感器长度等于测量实体8的极10的极长度32。替选地，传感器长度30可以不等于极长度，传感器长度30尤其也可以小于极长度32。

测量数据处理器1设计用于，调用代表第一轨迹信号16a的至少两个周期过程18a、18b和第二轨迹信号16b的至少两个周期过程18a、18b的测量数据34。测量数据处理器1尤其可以设计用于，直接从磁场传感器14接收和/或从测量数据存储器36中读取测量数据34。这在图1中分别在左边居中地或左上方表明。为了接收测量数据34，测量数据处理器1可以具有对应的接收单元38和的接收接口40。对应地为了读取测量数据34，测量数据处理器1可以具有读取单元42和读取接口44。

根据磁场传感器14是否输出模拟轨迹信号和/或数字轨迹信号，轨迹信号16a、16b可以以模拟的和/或数字的形式存在。磁场传感器14还可以设计用于将轨迹信号16a、16b直接发送给测量数据处理器1。可以可选地在磁场传感器14与测量数据处理器1之间设置有模数转换器46(参见图2和图3)。

产生轨迹信号16a、16b，其方式为，磁场传感器14、尤其两个采样头26a、26b以时间上恒定的或可变的极频率相对于测量实体8的极10运动，或者极10运动经过所述磁场传感器。第一轨迹信号16a在此是由采样头26a记录的在磁场传感器14处的局部磁场的变化。第二轨迹信号16b对应地是由采样头26b记录的在磁场传感器14处的局部磁场的变化过程。如果测量实体8的相邻的极10a、10b彼此不精确互补地构成，例如由于外部磁场和/或制造引起的极长度差彼此不精确互补地构成，则存在极差异。所述极差异损害位置测量设备2的测量精度并且根据本发明借助于如在下文中描述的测量数据处理器1来补偿。

在图1中例如可看出，第一轨迹信号16a基本上是正弦形的并且第二轨迹信号16b基本上是余弦形的，其中轨迹信号16a、16b基本上具有相同的轨迹信号频率。换言之，第一轨迹信号16a的周期长度48a与第二轨迹信号16b的周期长度48b相一致。此外，在本实施方式中，轨迹信号频率与极频率相一致。这意味着，测量实体8的经过磁场传感器14的每个极10在轨迹信号16a、16b中分别产生周期过程18。

为了使轨迹信号16a、16b尽可能好地彼此匹配，测量数据处理器1优选地设计用于执行轨迹信号16a、16b的相位、偏移和/或幅值调整。这例如可以经由相位、偏移和幅值调节(简称POAC)来进行。测量数据处理器1可以对应地具有POAC块52。

为了编辑测量数据34，测量数据处理器1还可以设计用于，将测量数据34划分成数据组54，其中每个数据组54包括多个数据对56，所述数据对分别表示轨迹信号16a、16b的信号值对58，并且其中数据组54的数据对56分别属于同一周期过程18。为此，测量数据处理器1可以具有数据编辑块60。此外，测量数据处理器1可以设计用于，在数据编辑块60中将数据组54与测量实体8的各个极10相关联。所述关联尤其由于已经提及的轨迹信号频率和极频率的一致性是可行的。

测量数据处理器1还设计用于，从测量数据中为至少两个周期过程18a、18b中的每个周期过程计算轨迹信号16a、16b的至少一个相位角

和表征轨迹信号16a、16b在所述相位角

的情况下的变化过程的特征值r。为此，测量数据处理器1具有相位角计算单元62和特征值计算单元64。

优选地，周期过程内的相应的相位角

可以取以弧度为单位的0和2π之间或-π和π之间的数值。在所示出的实施方式中，例如可以经由atan2函数从数据对56中的一个数据对中、即从第一轨迹信号16a的信号值S1和第二轨迹信号16b的信号值S2中计算相应的相位角

因此，测量数据处理器1也设计用于，将每个数据对56或每个信号值S1和S2与其相位角

相关联。

可以分别从信号值S1和S2中例如借助于欧几里得范数如下计算特征值r并且将其与从相同的信号值S1和S2中计算的相位角

相关联：

以所述方式，例如可以计算用于周期过程18a的至少一个特征值r1和用于周期过程18b的至少一个特征值r2。优选地，测量数据处理器1设计用于，从第一数据组54a的第一数据对56a中计算特征值r1以及从第二数据组54b的第二数据对56b中计算特征值r2，其中第一数据对和第二数据对56a、56b的相位角相一致或至少近似相一致，并且其中第一数据组和第二数据组54a，54b与相邻的极10a、10b相关联。换言之，测量数据处理器1设计用于，从相邻的极10a、10b的数据组54a、54b中计算在数据编辑块60中与相同的或近似相同的相位角

相关联的两个数据对中的两个特征值r1、r2：

自变量

在此应表示，其涉及相同的相位角

然而相应的信号值S1、S2属于相邻的极的数据组。

可选地，测量数据处理器1设计用于，对于在POAC块52中的相位、偏移和/或幅值调整，根据相位角

从特征值计算单元64中完全或至少部分地调用轨迹信号16a、16b的欧几里得范数的值并且将其用于相位、偏移和/或幅值调整。这在图1中用箭头66表明。

此外，测量数据处理器1设计用于，根据对所计算的特征值r的至少一部分进行比较来确定至少一个周期比较值u，所述周期比较值表示轨迹信号16a、16b的变化过程的跨周期的差。可以经由至少一个周期比较值u估计上文中已经提及的极差异的程度或表现程度。

为此，测量数据处理器1具有周期比较块68。测量数据处理器1例如设计用于，根据特征值r1、r2的差在减法模块70中计算至少一个周期比较值u。

可选地，测量数据处理器1可以设计用于，从相邻的极10a、10b的数据组54a、54b中计算用于不同的相位角

的多个这种差。然后可以由周期比较块68输出各一个周期比较值u1，u2，u3...：

其中i＝1，2，3…。

尤其地，测量数据处理器1可以附加地设计用于计算在具有半个周期(π)的间隔的相位角

的情况下的至少两个周期比较值u1、u2。

其中

优选地，测量数据处理器设计用于，计算用于相位角-0.25π的第一周期比较值u1和用于相位角0.75π的第二周期比较值u2。

如果在相位角-0.25π和0.75π的情况下的特征值r1、r2也分别用于POAC块52中的相位调整，则这是特别有利的。

替选地或附加地，测量数据处理器1可以设计用于，对周期比较值u在其数量l上进行平均。为此，周期比较块68可以具有平均模块72，所述平均模块设计用于计算平均值M、有效值E或整流值G。

只要上文中已经提及的极差异的程度的估计以至少一个周期比较值u的形式存在，就可以借助于校正信号K来近似所述极差异的干扰影响。为此，测量数据处理器1可以具有校正块74，所述校正块设计用于，从至少一个周期比较值u中确定校正信号K，其中校正信号K是具有幅值因数a、频率因数f和相移常数p的与相位角

相关的周期函数F。例如：

如从上述方程中可看出，幅值因数a和相移常数p分别是与至少一个周期比较值u相关的参数。相反，频率因数f是恒定的参数。在下文中讨论参数的具体的求取。

替选地，校正信号K也可以通过周期函数F的叠加形成：

测量数据处理器1还设计用于，在第一位置计算单元76a中从测量数据34中计算未修正的位置信号U。测量数据处理器1可以优选地设计用于，在计算未修正的位置信号U时考虑可能的已经计算的相位角

这在图1中通过箭头78表明。

在数字轨迹信号中，测量数据处理器1可以设计用于，计算多个未修正的位置测量值并且由未修正的位置测量值形成未修正的位置信号U。尤其地，测量数据处理器1可以设计用于，求取完整的周期过程18的数量并且从中确定粗略的位置测量值。此外，测量数据处理器1可以设计用于，根据最后计算的相位角

确定精细的位置测量值。然后，从粗略的位置测量值和精细的位置测量值的线性组合、尤其总和中得出未修正的位置测量值。

在模拟轨迹信号中，测量数据处理器1可以设计用于，至少同样以模拟的方式计算未修正的位置信号U。

此外，测量数据处理器1设计用于，在第二位置计算单元76b中从未修正的位置信号U和校正信号K中计算经修正的位置信号P。测量数据处理器1尤其可以设计用于，通过从未修正的位置信号U减去校正信号K来计算经修正的位置信号P。

P＝U-K

在经修正的位置信号P中，通过计算出校正信号K使上文中已经提及的极差异的干扰影响最小化。因此，位置测量设备2以经修正的位置信号P的形式提供更准确的结果。

由于数据组54与测量实体8的极10之间的可关联性，可以分开地对两个极性12a、12b(即北极和南极)的测量数据34进行平均，并且根据所述平均值计算校正信号K。替选地，也可以计算仅分别代表一个北极和一个南极的校正信号K，并且然后将其对应地分开地应用到所有其他北极和南极上。当然也可以对于所有北极和南极单独地计算校正信号K并且单独地应用。

为了求取校正信号K中的具体参数，校正块74可以具有基于经验方程或关联关系的各一个参数化模块80a、80b、80c。其中使用的经验方程或关联关系例如可以提前根据实验来求取，其方式为，在参考测量时将未修正的位置信号U与理想参考信号进行对比，由未修正的位置信号U和理想参考信号的差形成误差信号，并且检查误差信号的频谱。求取频谱例如可以借助于离散傅里叶变换、尤其借助于快速傅里叶变换以及进一步也逐段地进行。

根据经验，如果根据磁场传感器14的类型选择相应的频率因数f，则极差异的干扰影响可以用校正信号K良好地近似。为了输入或读取所使用的磁场传感器14的类型，测量数据处理器1可以具有接口82，对应的参数化模块80a经由所述接口获得类型信息84。

对于AMR传感器在此提出，将频率因数f选择为0.5的奇数倍：

然后，在上文中已经列出的校正信号K的方程式中例如适用：

通常，由前两个奇数的周期函数F形成叠加就足够了：

上文中已经提及的参考测量表明，如果在参数化模块80b中与至少一个周期比较值u成比例地计算相应的幅值因数a，则极差异的干扰影响可以用校正信号K良好地近似。如果存在上文中已经引入的有效值E，则可以在AMR传感器的情况下在校正信号K的方程中使用以下关联关系：

如果替代地存在上文中已经引入的整流值G，则在AMR传感器的情况下，对于校正信号K的方程提出以下关联关系：

a＝a₁＝2，5·G(u_i)

a₂＝0，53·G(u_i)。

也可以简化地使用以下关联关系：

如果在参数化模块80c中从至少一个周期比较值u的反三角函数中计算相应的相移常数p，则校正信号K良好地近似极差异的干扰影响。

如果存在已经描述的用于相位角-0.25π的第一周期比较值u1和用于相位角0.75π的第二周期比较值u2，则例如可以在AMR传感器的情况下分别在校正信号K的方程中使用以下关联关系：

Claims (11)

1.一种测量数据处理器(1)、尤其用于位置测量设备(2)的测量数据处理器，所述位置测量设备具有：由交变的极性(12a，12b)的彼此成排的极(10，10a，10b)构成的磁性测量实体(8)；以及用于在经过所述极(10，10a，10b)时产生具有周期过程(18，18a，18b)的轨迹信号(16a，16b)的磁场传感器(14)，其中所述测量数据处理器(1)设计用于：

-调用代表以极频率相对于所述极(10，10a，10b)运动的所述磁场传感器(14)的第一轨迹信号和第二轨迹信号(16a，16b)的至少两个周期过程(18a，18b)的测量数据(34)，

-从所述测量数据(34)中为所述至少两个周期过程(18a，18b)中的每个周期过程计算所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的至少一个相位角

以及表征在所述相位角

时的所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的变化过程的至少一个特征值(r)，

-根据对所计算的特征值(r)的至少一部分进行比较来确定至少一个周期比较值(u)，所述周期比较值表示所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的变化过程的跨周期的差，

-从所述至少一个周期比较值(u)中确定校正信号(K)，其中所述校正信号(K)是周期函数(F)或周期函数(F)的叠加，所述周期函数各具有一个幅值因数(a)、频率因数(f)和相移常数(p)，其中所述幅值因数(a)和所述相移常数(p)分别与所述至少一个周期比较值(u)相关，并且其中所述频率因数(f)是与所述至少一个周期比较值(u)无关的恒定的值，

-从所述测量数据(34)中计算未修正的位置信号(U)，以及

-从所述未修正的位置信号(U)和所述校正信号(K)中计算经修正的位置信号(P)。

2.根据权利要求1所述的测量数据处理器，其中所述测量数据处理器(1)设计用于，通过从所述未修正的位置信号(U)减去所述校正信号(K)来计算所述经修正的位置信号(P)。

3.根据权利要求1或2所述的测量数据处理器，其中所述第一轨迹信号(16a)基本上是正弦形的，其中所述第二轨迹信号(16b)基本上是余弦形的，和/或其中所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的轨迹信号频率对应于所述极频率。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量数据处理器，其中在所述校正信号(K)中，相应的所述幅值因数(a)与所述至少一个周期比较值(u)成比例，和/或相应的所述相移常数(p)是所述至少一个周期比较值(u)的反三角函数，和/或相应的所述频率因数(f)是0.5的奇数倍。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量数据处理器，其中所述测量数据处理器(1)设计用于，根据所述相位角

从所述测量数据(34)中计算所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的欧几里得范数的值和所述特征值(r)。

6.根据权利要求5所述的测量数据处理器，其中所述测量数据处理器(1)设计用于：

-将所述测量数据(34)划分成数据组(54，54a，54b)，其中每个数据组(54，54a，54b)包括多个数据对(56，56a，56b)，所述数据对分别表示所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的信号值对(58)，并且其中数据组(54，54a，54b)的所述数据对(56，56a，56b)分别属于同一周期过程(18，18a，18b)，

-将所述周期过程(18，18a，18b)内的相位角

与每个数据对(56，56a，56b)相关联，

-将所述数据组(54，54a，54b)与所述测量实体(8)的各个极(10，10a，10b)相关联，

-从第一数据组(54a)的第一数据对(56a)中计算所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的欧几里得范数的第一值，

-从第二数据组(54b)的第二数据对(56b)中计算所述欧几里得范数的第二值，其中所述第一数据对和所述第二数据对(56b，56b)的相位角

相一致，并且其中所述第一数据组和所述第二数据组(54a，54b)与相邻的极(10a，10b)相关联，以及

-根据所述欧几里得范数的第一值和第二值的差来确定所述至少一个周期比较值(u)。

7.根据权利要求6所述的测量数据处理器，其中所述测量数据处理器(1)设计用于，从在所述相位角

上相一致的多个数据对(56a，56b)的相邻的极(10a，10b)的数据组(54a，54b)中分别计算所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的欧几里得范数的值构成的差并且根据所述差确定所述至少一个周期比较值(u)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的测量数据处理器，其中所述测量数据处理器(1)设计用于，执行所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的相位、偏移和/或幅值调整并且为此使用所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的欧几里得范数的值。

9.一种位置测量设备(2)，所述位置测量设备具有：由交变的极性(12a，12b)的彼此成排的极(10，10a，10b)构成的磁性测量实体(8)；用于在经过所述极(10，10a，10b)时产生具有周期过程(18，18a，18b)的轨迹信号(16a，16b)的磁场传感器(14)；以及根据权利要求1至8中任一项所述的测量数据处理器(1)。

10.根据权利要求9所述的位置测量设备，其中所述磁场传感器(14)是AMR传感器，和/或所述磁场传感器(14)具有小于或等于所述测量实体(8)的极(10，10a，10b)的极长度(32)的传感器长度(30)。

11.一种用于修正位置测量设备(2)的测量误差的计算机实现的方法，所述位置测量设备具有：由交变的极性(12a，12b)的彼此成排的极(10，10a，10b)构成的磁性测量实体(8)；以及用于在经过所述极(10，10a，10b)时产生具有周期过程(18，18a，18b)的轨迹信号(16a，16b)的磁场传感器(14)，其中所述方法包括如下步骤：

-调用表示相对于所述测量实体(8)的极(10，10a，10b)运动的所述磁场传感器(14)的第一轨迹信号和第二轨迹信号(16a，16b)的至少两个周期过程(18a，18b)的测量数据(34)，

-从所述测量数据(34)中为所述至少两个周期过程(18a，18b)中的每个周期过程计算所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的至少一个相位角

以及表征在所述相位角

时的所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的变化过程的至少一个特征值(r)，

-根据对所计算的特征值(r)的至少一部分进行比较来确定至少一个周期比较值(u)，所述周期比较值表示所述第一轨迹信号和所述第二轨迹信号(16a，16b)的变化过程的跨周期的差，

-从所述至少一个周期比较值(u)中确定校正信号(K)，其中所述校正信号(K)是周期函数(F)或周期函数(F)的叠加，所述周期函数各具有一个幅值因数(a)、频率因数(f)和相移常数(p)，其中所述幅值因数(a)和所述相移常数(p)分别与所述至少一个周期比较值(u)相关，并且其中所述频率因数(f)是与所述至少一个周期比较值(u)无关的恒定的值，

-从所述测量数据(34)中计算未修正的位置信号(U)，以及

-从所述未修正的位置信号(U)和所述校正信号(K)中计算经修正的位置信号(P)。

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