CN202276311U - 基于磁环及霍尔传感器的pet-ct机轮毂电机位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，包括位置检测环，绝对位置传感器，相对位置传感器，比较器，数字信号处理器DSP；所述位置检测环充磁为绝对位置检测环和相对位置检测环，所述PET-CT机轮毂电机的三个相对位置传感器对应的是相对位置检测环，所述一个对绝对位置的位置传感器对应绝对位置检测环，所述数字信号处理器DSP的存储器与比较器输入端相连，所述数字信号处理器DSP的中央处理器CPU与比较器输出端相连，所述数字信号处理器DSP控制电机控制系统，对电机进行控制。本实用新型提高了电机的位置精度，但需要预先对位置检测磁环进行霍尔电势检测。

Description

基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及电机位置检测应用技术领域，特别是涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测装置。

背景技术

随着工业生产的飞速发展，对电机工作的位置检测精度要求越来越高。目前，在位置检测上应用较广的有编码式传感器、光栅传感器、磁栅传感器等，但是由于价格成本高，外界干扰影响大，制造、安装工艺要求高等因素，同时，在电机运行过程中，由于电机在制造和工作中存在的磁场强度过大或过小、磁不对称等引起电机位置的不准确、灵敏度低等，给电机精确位置检测和转速控制带来了极大的挑战。

PET-CT机在运行过程中对其电机转速和位置的在线控制，是保证PET-CT机在给患者做诊断时能够成像清晰、准确，避免发生误诊现象。

PET-CT机工作过程中，旋转速度是一个非常重要且必须要考虑的工艺参数，转速的精度与稳定直接关系到PET-CT机成像的正确性与判断病理的准确性，因此在PET-CT机工作时，对PET-CT机上轮毂电机转速的精确测量与控制，显得尤为重要。

发明内容

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测装置，包括位置检测环，绝对位置传感器，相对位置传感器，比较器，数字信号处理器DSP；所述位置检测环充磁为绝对位置检测环和相对位置检测环，所述PET-CT机轮毂电机的三个相对位置传感器对应的是相对位置检测环，所述一个对绝对位置的位置传感器对应绝对位置检测环，所述数字信号处理器DSP的存储器与比较器输入端相连，所述数字信号处理器DSP的中央处理器CPU与比较器输出端相连，所述数字信号处理器DSP控制电机控制系统，对电机进行控制。

所述绝对位置传感器和相对位置传感器为线性霍尔传感器，三个换向器作用的相对位置传感器相隔120°放置，且绝对位置传感器与初始位置对齐，确保安装精度。

所述位置检测环与PET-CT机轮毂电机转子同轴无滑动固定安装。

所述电机相对位置检测环根据要求的位置精度充磁为相对应极对数，绝对位置检测环只有一对磁极。

所述数字信号处理器DSP的存储器中的标准值是对电机位置检测环准确位置的测量得到的霍尔电势值，存储在数字信号处理器DSP的存储器数据库中，根据电机运行过程中电机转子的位置预先装载到对应的标准值到比较器中，然后与位置检测环实测霍尔电势进行比较，判断出比较器对数字信号处理器DSP的中央处理器CPU输出置“0”或者置“1”，再由中央处理器CPU计算出电机准确位置。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过对预先测得线性霍尔传感器与位置检测磁环电磁感应产生霍尔电势的标准值与实测位置霍尔电势值的比较，确保了位置信号与实测位置一致，极大的削弱了电机在制造和工作中存在的磁场强度过大或过小、磁不对称等引起电机位置的不准确、灵敏度低等；经过电机初始定位后，可以直接检测与控制PET-CT机上轮毂电机的每一转的转速及其角位移，消除了累积误差，具有检测精度高、响应速度快的优点，安装方便，集成度高，从而可以更加准确的确定病理影像，提高PET-CT机的精确度。

附图说明

图1是本实用新型的位置检测环工作结构示意图；

图2是本发明电机位置布局图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的涉及一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机高精度位置检测装置，如图1所示，包括位置检测环1，绝对位置传感器2，相对位置传感器3，比较器4，数字信号处理器DSP7；所述位置检测环充磁为绝对位置检测环9和相对位置检测环10，所述一个对绝对位置的位置传感器2对应绝对位置检测环9，所述PET-CT机轮毂电机的三个相对位置传感器3对应的是相对位置检测环10，所述数字信号处理器DSP的存储器5与比较器4输入端相连，所述数字信号处理器DSP的中央处理器CPU6与比较器4输出端相连，所述数字信号处理器DSP7控制电机控制系统8，对电机进行控制。

启动PET-CT机轮毂电机后，根据电机运行过程中电机转子的位置预先标准值装载到对应的标准值到比较器中，位置传感器通过检测得到的霍尔电势与标准值比较，判断出电机位置，等待电机初始定位位置与绝对位置传感器对齐，同时要满足电机转速要求。电机运行状态满足要求后，PET-CT机进入检测状态，三个相对位置传感器协同电机转速控制系统控制电机运行，绝对位置传感器在电机每转一圈后修正电机转速，并且消除累积角位置误差。

此外，以角位移绝对测量精度为±1′的PET-CT机轮毂电机为例，根据电机机械角位移满足：

$\mathrm{\ψ}=\frac{\mathrm{\θ}}{6}=\frac{\mathrm{\α}}{6\·p}$

ε＝ψ·ρ

ε′＝K·ε

其中，ψ为相对位置传感器对应比较器信号变化对应的机械角位移，θ为相对位置传感器信号对应比较器变化一个周期的机械角位移，α为电角度，p为相对位置检测环极对数，ρ为线性霍尔传感器的控制精度，ε为理论位置精度，ε′为实际位置精度，K为安全系数。

线性霍尔传感器满足：

U＝KIB

$K=\frac{R}{d}$

其中，U为霍尔电势，K为霍尔材料的灵敏度，B为所测位置磁环磁感应强度，I为电流强度，R为霍尔系数，d为霍尔材料的厚度。

按照实际工程要求取K＝2，ρ＝1％，ε′＝1′时，计算得出应取电机极对数为72对。可见，在传感器控制精度不提升的基础上，相对位置检测环极对数越多，电机的角位移精度也就越高；现采用线性霍尔传感器检测得到的霍尔电势与标准值比较，提高了线性霍尔传感器的控制精度，故电机的角位移精度显著提高。在电机转子旋转一周后，可以利用PET-CT机轮毂电机绝对位置检测环与绝对位置传感器之间的关系通过闭环控制调整电机的角位移和速度，极大的提高了PET-CT机轮毂电机的位置精度。

不难发现，本实用新型用定位装置与线性霍尔传感器协同作用，经过预先测得标准值准确判断电机实时位置；电机的初始定位以后，能够检测轮毂电机的每一转的转速，并通过电机转速控制系统控制轮毂电机的转速在PET-CT机允许的转速误差范围内，这样可以使本实用新型的响应特性大为改善，极大地削弱了磁场强度过大或过小、磁不对称等的影响，提高了检测精度，从而可以更加准确的确定病理影像，提高PET-CT机的精确度和准确度。

Claims (5)

1.一种基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，包括位置检测环(1)，绝对位置传感器(2)，相对位置传感器(3)，比较器(4)，数字信号处理器DSP(7)；其特征在于：所述位置检测环充磁为绝对位置检测环(9)和相对位置检测环(10)，所述一个对绝对位置的位置传感器(2)对应绝对位置检测环(9)，所述PET-CT机轮毂电机的三个相对位置传感器(3)对应的是相对位置检测环(10)，所述数字信号处理器DSP的存储器(5)与比较器(4)输入端相连，所述数字信号处理器DSP的中央处理器CPU(6)与比较器(4)输出端相连，所述数字信号处理器DSP(7)控制电机控制系统(8)，对电机进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，其特征在于，所述绝对位置传感器(2)和相对位置传感器(3)为线性霍尔传感器，三个换向器作用的相对位置传感器(3)相隔120°放置，且绝对位置传感器(2)与初始位置对齐，确保安装精度。

3.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，其特征在于，所述位置检测环(1)与PET-CT机轮毂电机转子同轴无滑动固定安装。

4.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，其特征在于，所述相对位置检测环(9)根据要求的位置精度充磁为相对应极对数，绝对位置检测环(10)只有一对磁极。

5.根据权利要求1所述的基于磁环及霍尔传感器的PET-CT机轮毂电机位置检测装置，其特征在于，所述数字信号处理器DSP(7)的存储器(5)中的标准值是对电机位置检测环(1)准确位置的测量得到的霍尔电势值，存储在数字信号处理器DSP(7)的存储器数据库(5)中，根据电机运行过程中电机转子的位置预先装载到对应的标准值到比较器(4)中，然后与位置检测环实测霍尔电势进行比较，判断出比较器对数字信号处理器DSP(7)的中央处理器CPU(6)输出置“0”或者置“1”，再由中央处理器CPU(6)计算出电机准确位置。

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