CN116294966A - 一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电涡流位置传感器测试技术领域，尤其涉及一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，S1、电涡流传感器输出信号获取与预处理；S2、对待补偿正余弦电压信号进行标定补偿处理，得到标定补偿正余弦电压信号；正余弦电压信号补偿处理包括以下至少之一：偏置补偿、幅值修正；S3、计算确定上述电涡流位置传感器的角度位置信息；S4、利用傅里叶变换对信号进行谐波分析，得到转子与定子相对的初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下的高次谐波模型。本发明中通过正余弦模拟电压信号的偏置补偿，正余弦模拟电压信号的幅值修正以及谐波分析快速定位，从而能显著提高位置传感器测试台在测试电涡流传感器产品时，其测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电涡流位置传感器测试技术领域，尤其涉及一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法。
背景技术
电涡流位置传感器在测试台进行精度检测时，由于外界与测试台自身均会对电涡流传感器造成的影响，从而影响传感器输出的模拟信号，使得电涡流位置传感器测试台的测试数据无法准确反应电涡流传感器的精度。
因此，我们提出了一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法。
一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，包括以下步骤：
S1、电涡流传感器输出信号获取与预处理；测试台带动电涡流传感器的转子每转动一定角度，获取此时电涡流位置传感器定子输出的四路模拟电压信号，对四路模拟电压信号进行差分处理，得到待补偿正弦电压信号与余弦电压信号；
S2、对得到的待补偿正余弦电压信号进行标定补偿处理，得到标定补偿正余弦电压信号；
正余弦电压信号补偿处理包括以下至少之一：偏置补偿、幅值修正；
S3、依据上述标定补偿正余弦电压信号，计算确定上述电涡流位置传感器的角度位置信息，对电涡流传感器正余弦电压信号计算得到的角度位置信息与测试台本身机械转动的角度位置信息进行作差，得到位置传感器的精度水平；
S4、利用傅里叶变换对信号进行谐波分析，得到转子与定子相对的初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下的高次谐波模型，在应用端出现问题时，可快速定位问题点并解决。
优选的，所述S1中，传感器输出的四路模拟电压信号分两种模式：差分模式和单端模式。
优选的，测试台带动转子转一周取样n个位置时传感器定子输出的电压信号，在初始点（即零位，0°）、360/n°、2*360/n°……（n-1）*360/n°，每个位置测得的传感器电压信号有以下四种，每一种有n个值：
SIN/SINP/SIN+：正弦电压信号正；
SINN/SIN-：正弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)；
COS/COSP/COS+：余弦电压信号正；
COSN/COS-：余弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)。
优选的，差分处理为：SIN+与SIN-作差，得到n个正弦电压信号SIN，即SIN=(SIN+)-(SIN-)；COS+与COS-作差，得到n个余弦电压信号COS，即COS=(COS+)-(COS-)。
优选的，所述S2中，偏置补偿：对n个正弦电压信号取平均，得到SIN OFFSET；对n个余弦电压信号取平均，得到COS OFFSET；
幅值修正：取n个正弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即SIN AMPLITUDE=（SIN MAX-SIN MIN）/2；取n个余弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即COS AMPLITUDE=（COS MAX-COS MIN）/2；
标定补偿后的正弦电压信号为（SIN-SIN OFFSET）/SIN AMPLITUDE；标定补偿后的余弦电压信号为（COS-COS OFFSET）/COS AMPLITUDE。
优选的,所述S3中，电涡流位置传感器的角度位置信息计算过程：
标定补偿正切电压信号=标定补偿正弦电压信号/标定补偿余弦电压信号；
电涡流位置传感器的角度位置信息=ATAN（标定补偿正切电压信号）；
即
；
位置传感器的精度水平=电涡流位置传感器的角度位置信息-测试台本身机械转动的角度位置信息。
优选的,所述S4中，定义初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下分别主要夹杂a、b、c、d次的谐波；
当应用端发现传感器无法准确反映当前的角度位置信息，可用示波器采集四路电压信号数据，经过差分、偏置补偿、幅值修正后，傅里叶变换得到该数据主要夹杂的b次谐波，轴向偏移也主要夹杂b次谐波，反馈给应用端，及时调整并解决。
本发明的有益效果是：
本发明中通过正余弦模拟电压信号的偏置补偿，正余弦模拟电压信号的幅值修正以及谐波分析快速定位，从而能显著提高位置传感器测试台在测试电涡流传感器产品时，其测试结果的准确性。
附图说明
图1为本发明提出的传感器输出信号：正弦余弦模拟差分模式图；
图2为本发明提出的传感器输出信号：正弦余弦模拟单端模式图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，包括以下步骤：
S1、电涡流传感器输出信号获取与预处理；
测试台带动电涡流传感器的转子每转动一定角度，获取此时电涡流位置传感器定子输出的四路模拟电压信号。传感器输出分两种模式：差分模式、单端模式，两种输出模式的示意图如图1和图2。
对四路模拟电压信号进行差分处理，得到待补偿正弦电压信号与余弦电压信号。
S2、对上述待补偿正余弦电压信号进行标定补偿处理，得到标定补偿正余弦电压信号，其中，上述正余弦电压信号补偿处理包括以下至少之一：偏置补偿、幅值修正。
由于外界环境多为导电而不导磁，相比对磁场敏感的旋变传感器，对电信号敏感的电涡流传感器容易受到外界干扰的影响。同时还有PCBA本身设计，即布线、过孔均可影响到电涡流传感器。外界与自身对电涡流传感器造成的影响可以通过差分、偏置补偿、幅值修正这三步进行减弱甚至消除，因此无论是电涡流的测试台还是电力电子控制器端需要经过这三步处理才能表现出电涡流产品可达到的实际精度水平，从而显著提高测试台在测试电涡流产品时，所得的测试结果的准确性。
S3、依据上述标定补偿正余弦电压信号，计算确定上述电涡流位置传感器的角度位置信息，对电涡流传感器正余弦电压信号计算得到的角度位置信息与测试台本身机械转动的角度位置信息进行作差，得到位置传感器的精度水平。
S4、利用傅里叶变换对信号进行谐波分析，得到转子与定子相对的初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下的高次谐波模型，在客户端出现问题时，可快速定位问题点并解决。
本实施例中，步骤包括：
S1、测试台带动电涡流传感器的转子每转动一定角度，获取此时电涡流位置传感器定子输出的待补偿正余弦电压信号。
测试台带动转子转一周取样n个位置时传感器定子输出的电压信号，在初始点（即零位，0°）、360/n°、2*360/n°……（n-1）*360/n°，在每个位置测得的传感器电压信号有以下四种，每一种有n个值：
SIN/SINP/SIN+：正弦电压信号正；
SINN/SIN-：正弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)；
COS/COSP/COS+：余弦电压信号正；
COSN/COS-：余弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)。
对四路模拟电压信号进行差分处理，得到待补偿正弦电压信号与余弦电压信号。
差分：SIN+与SIN-作差，得到n个正弦电压信号SIN，即SIN=(SIN+)-(SIN-)；COS+与COS-作差，得到n个余弦电压信号COS，即COS=(COS+)-(COS-)；
S2、对上述待补偿正余弦电压信号进行标定补偿处理，得到标定补偿正余弦电压信号，其中，上述正余弦电压信号补偿处理包括以下至少之一：偏置补偿、幅值补偿。
偏置补偿：对n个正弦电压信号取平均，得到SIN OFFSET；对n个余弦电压信号取平均，得到COS OFFSET；（在与电力电子控制器联调时发现，由于控制器存储与计算能力的限制，此时的偏置补偿可调整为SIN OFFSET=（SIN MAX+SIN MIN）/2，COS OFFSET=（COS MAX+COS MIN）/2，此时补偿的准确性稍下降，但降低了对控制器芯片的要求）；
幅值修正：取n个正弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即SIN AMPLITUDE=（SIN MAX-SIN MIN）/2；取n个余弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即COS AMPLITUDE=（COS MAX-COS MIN）/2。
标定补偿后的正弦电压信号为（SIN-SIN OFFSET）/SIN AMPLITUDE；标定补偿后的余弦电压信号为（COS-COS OFFSET）/COS AMPLITUDE。
经过差分、偏置补偿、幅值修正后即得到近似标准的正弦信号与余弦信号（偏置为0，幅值为1），方便后续对角度的求算，并提升了数据在反应传感器精度水平时的准确性。
S3、依据上述标定补偿正余弦电压信号，计算确定上述电涡流位置传感器的角度位置信息，对电涡流传感器正余弦电压信号计算得到的角度位置信息与测试台本身机械转动的角度位置信息进行作差，得到位置传感器的精度水平。
电涡流位置传感器的角度位置信息计算过程：
标定补偿正切电压信号=标定补偿正弦电压信号/标定补偿余弦电压信号；
电涡流位置传感器的角度位置信息=ATAN（标定补偿正切电压信号）；
即
位置传感器的精度水平=电涡流位置传感器的角度位置信息-测试台本身机械转动的角度位置信息。
⑷利用傅里叶变换对信号进行谐波分析，得到转子与定子相对的初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下的谐波模型，在应用端出现问题时，可快速定位问题点并解决。
定义初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下分别主要夹杂a、b、c、d次的谐波；
当应用端发现传感器无法准确反映当前的角度位置信息，可用电压测量工具（示波器），采集四路电压信号数据，经过差分、偏置补偿、幅值修正后，傅里叶变换得到该数据主要夹杂的b次谐波，轴向偏移也主要夹杂b次谐波，此时可反馈给应用端，应当是安装时出现了轴向偏移，及时调整并解决。
本发明中通过正余弦模拟电压信号的偏置补偿，正余弦模拟电压信号的幅值修正以及谐波分析快速定位，从而能显著提高位置传感器测试台在测试电涡流传感器产品时，其测试结果的准确性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、电涡流传感器输出信号获取与预处理；测试台带动电涡流传感器的转子每转动一定角度，获取此时电涡流位置传感器定子输出的四路模拟电压信号，对四路模拟电压信号进行差分处理，得到待补偿正弦电压信号与余弦电压信号；
S2、对得到的待补偿正余弦电压信号进行标定补偿处理，得到标定补偿正余弦电压信号；
正余弦电压信号补偿处理包括以下至少之一：偏置补偿、幅值修正；
S3、依据上述标定补偿正余弦电压信号，计算确定上述电涡流位置传感器的角度位置信息，对电涡流传感器正余弦电压信号计算得到的角度位置信息与测试台本身机械转动的角度位置信息进行作差，得到位置传感器的精度水平；
S4、利用傅里叶变换对信号进行谐波分析，得到转子与定子相对的初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下的高次谐波模型，在应用端出现问题时，可快速定位问题点并解决。
2.根据权利要求1所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于，所述S1中，传感器输出的四路模拟电压信号分两种模式：差分模式和单端模式。
3.根据权利要求2所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于，测试台带动转子转一周取样n个位置时传感器定子输出的电压信号，在初始点（即零位，0°）、360/n°、2*360/n°……（n-1）*360/n°，在每个位置测得的传感器电压信号有以下四种，每一种有n个值：
SIN/SINP/SIN+：正弦电压信号正；
SINN/SIN-：正弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)；
COS/COSP/COS+：余弦电压信号正；
COSN/COS-：余弦电压信号负(在单端模式下为VDD/2)。
4.根据权利要求3所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于，差分处理为：SIN+与SIN-作差，得到n个正弦电压信号SIN，即SIN=(SIN+)-(SIN-)；COS+与COS-作差，得到n个余弦电压信号COS，即COS=(COS+)-(COS-)。
5.根据权利要求1所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于，所述S2中，偏置补偿：对n个正弦电压信号取平均，得到SIN OFFSET；对n个余弦电压信号取平均，得到COS OFFSET；
幅值修正：取n个正弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即SIN AMPLITUDE=（SIN MAX-SIN MIN）/2；取n个余弦电压信号内的最大值与最小值，作差所得值的一半即为幅值修正的数值，即COS AMPLITUDE=（COS MAX-COS MIN）/2；
标定补偿后的正弦电压信号为（SIN-SIN OFFSET）/SIN AMPLITUDE；标定补偿后的余弦电压信号为（COS-COS OFFSET）/COS AMPLITUDE。
6.根据权利要求1所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于,所述S3中，电涡流位置传感器的角度位置信息计算过程：
标定补偿正切电压信号=标定补偿正弦电压信号/标定补偿余弦电压信号；
电涡流位置传感器的角度位置信息=ATAN（标定补偿正切电压信号）；
即
；
位置传感器的精度水平=电涡流位置传感器的角度位置信息-测试台本身机械转动的角度位置信息。
7.根据权利要求1所述的一种电涡流位置传感器测试台标定补偿测试方法，其特征在于,所述S4中，定义初始位置、轴向偏移、径向偏移、倾角变化四种情况下分别主要夹杂a、b、c、d次的谐波，其中a/b/c/d都是一个假定的值；
当应用端发现传感器无法准确反映当前的角度位置信息，可用示波器采集四路电压信号数据，经过差分、偏置补偿、幅值修正后，傅里叶变换得到该数据主要夹杂的b次谐波，轴向偏移也主要夹杂b次谐波，即可确定应用端出现问题的原因“很大概率是安装后的定子与转子之间存在轴向偏移”，反馈给应用端，及时调整并解决。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117516596A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 华中科技大学 | 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法 |
| CN117639604A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-03-01 | 卓品智能科技无锡股份有限公司 | 一种电机角度传感器零位自学习方法 |
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2023
- 2023-01-06 CN CN202310017003.5A patent/CN116294966A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117639604A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-03-01 | 卓品智能科技无锡股份有限公司 | 一种电机角度传感器零位自学习方法 |
| CN117516596A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 华中科技大学 | 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法 |
| CN117516596B (zh) * | 2024-01-05 | 2024-04-26 | 华中科技大学 | 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法 |
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