FR2995992A1 - Procede et dispositif de traitement des signaux de sortie d'un capteur inductif de deplacement - Google Patents

Procede et dispositif de traitement des signaux de sortie d'un capteur inductif de deplacement Download PDF

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Abstract

Ce procédé est prévu pour le traitement de deux signaux de sortie d'un capteur (4) inductif de déplacement comprenant une bobine primaire (10), une première bobine secondaire (12) et une deuxième bobine secondaire (14) à l'intérieur desquelles se déplace un noyau (16) ferromagnétique, la bobine primaire (10) excitant le noyau (14) selon un signal d'excitation périodique induisant aux bornes de chacune de la première bobine secondaire (12) et de la deuxième bobine secondaire (14) un signal de sortie respectif, une amplitude de chaque signal de sortie étant corrélée à la position du noyau (16). Selon ce procédé, on numérise chaque signal de sortie, on estime, à partir de chaque signal numérisé, une amplitude d'un signal théorique associé de telle manière à minimiser une erreur entre ce signal numérisé et ce signal théorique associé, et on calcule la position du noyau (16) en fonction des amplitudes estimées.

Description

Procédé et dispositif de traitement des signaux de sortie d'un capteur inductif de déplacement La présente invention concerne le domaine des capteurs inductifs de déplacement utilisant le principe d'une variation de flux magnétique due au déplacement d'un noyau ferromagnétique pour mesurer le déplacement d'un objet. Ces capteurs sont généralement désignés par leur nom anglais capteur LVDT pour « Linear Variable Differential Transformer » dans le cas d'un capteur linéaire ou capteur RDVT pour « Rotary Variable Differential Transformer » dans le cas d'un capteur rotatif.
Les capteurs inductifs de déplacement sont notamment utilisés dans le domaine aéronautique, en particulier pour les commandes de vol électriques équipant les aéronefs. Un capteur inductif de déplacement comprend une bobine primaire électromagnétique, deux bobines secondaires électromagnétiques et un noyau ferromagnétique se déplaçant à l'intérieur de la bobine primaire et des bobines secondaires. En fonctionnement, la bobine primaire excite le noyau avec un signal d'excitation, en particulier un signal d'excitation sinusoïdal. Ceci induit un signal de sortie dans chaque bobine secondaire qui est fonction du déplacement du noyau. Le traitement des signaux de sortie par un dispositif de traitement numérique associé au capteur permet de déterminer le déplacement du noyau.
Le noyau est mobile linéairement suivant une direction rectiligne afin de mesurer un déplacement axial dans le cas d'un capteur LVDT ou mobile en rotation autour d'un axe afin de mesurer une position angulaire dans le cas d'un capteur RVDT . La précision de mesure du déplacement du noyau peut être affectée par l'apparition d'une erreur de déphasage entre les signaux de sortie des deux bobines secondaires et/ou l'apparition d'une erreur de gain entre les deux signaux de sortie des deux bobines secondaires, l'erreur de gain apparaissant du fait des bobines elles-mêmes ou du traitement numérique appliqué aux signaux de sortie des bobines. FR 2 921 720 propose de procéder à une démodulation des signaux de sortie par deux voies de démodulation synchrones appliquées chacune à un des signaux de sortie propre à une des bobines secondaire, pour s'affranchir d'un déphasage. Néanmoins, ceci ne permet pas de s'affranchir d'une erreur de gain. Un des buts de l'invention est de proposer un procédé de traitement des signaux de mesure d'un capteur inductif de déplacement permettant de prendre en compte un déphasage et une erreur de gain entre les signaux de sortie des bobines secondaire de manière simple et fiable.
A cet effet, l'invention propose un procédé de traitement de deux signaux de sortie d'un capteur inductif de déplacement comprenant une bobine primaire, une première bobine secondaire et une deuxième bobine secondaire à l'intérieur desquelles se déplace un noyau ferromagnétique, la bobine primaire excitant le noyau selon un signal d'excitation périodique induisant aux bornes de chacune de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire un signal de sortie respectif, une amplitude de chaque signal de sortie étant corrélée à la position du noyau, dans lequel on numérise chaque signal de sortie pour obtenir un signal numérisé correspondant, on estime, à partir de chaque signal numérisé, une amplitude d'un signal théorique associé à ce signal numérisé de telle manière à minimiser une erreur entre ce signal numérisé et ce signal théorique associé, et on calcule la position du noyau (16) en fonction des amplitudes estimées. Selon d'autres modes de mise en oeuvre, le procédé de traitement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - pour chaque signal numérisé, on estime l'amplitude par un algorithme de minimisation des moindres carrés ; - le signal d'excitation est un signal sinusoïdal ; - pour chaque signal numérisé, on estime l'amplitude en déterminant un premier coefficient et un deuxième coefficient de manière à minimiser une erreur entre le signal numérisé et le signal théorique associé ; - le premier coefficient correspond à l'amplitude multipliée par le cosinus du déphasage dudit signal théorique par rapport au signal d'excitation et le deuxième coefficient correspond à l'amplitude multipliée par le sinus dudit déphasage. - on calcule le premier coefficient selon l'équation suivante : Ecos(w - n - Te)- Isin(co n-Te) - cos(w - n - Te )-a sin(cy - n Te) - cos' (w - n - Te) = \ 2 Esin(w - n - 7'e) - cos(w - n - Te) -Icos2 (a) - n - 7'e) - E sin2(co- n - Te) N i N N où l'indice i prend la valeur I pour le signal de sortie de la première bobine secondaire (12) et la valeur 2 pour le signal de sortie de la deuxième bobine secondaire (14), 1, est le premier coefficient d'un signal numérisé d'indice i, w est la pulsation du signal d'excitation, Te est une période d'échantillonnage des signaux de sortie et ai,n est un échantillon d'indice n du signal numérisé, N est le nombre d'échantillons successifs sur lequel la sommation est réalisée ; - on calcule le deuxième coefficient selon l'équation suivante : Ea,,' - sin(w- n - Te) - Esin(w- n - Te) - cos(w - n - Te) - E a, ' cos(w - n - Te) - Esin2(w- n - Te) m, = N ( 2 Esin(w - n - Te) - cos(o). n - Te) -Icos2 (co - n Te) - Esin2(w - n - Te) N où l'indice i prend la valeur 1 pour le signal de sortie de la première bobine secondaire (12) et la valeur 2 pour le signal de sortie de la deuxième bobine secondaire (14), m, est le deuxième coefficient d'un signal numérisé d'indice I, w est la pulsation du signal d'excitation, 7; est une période d'échantillonnage des signaux de sortie et aim est un échantillon d'indice n du signal numérisé, N est le nombre d'échantillons successifs sur lequel la sommation est réalisée; - on calcule la position du noyau ferromagnétique en fonction des amplitudes estimées et d'un facteur 2 calculé comme l'opposé de la variation de l'amplitude estimée correspondant à un signal de sortie sur la variation de l'amplitude estimée correspondant à l'autre signal de sortie; - on calcule le facteur 2 selon l'équation suivante: _ db2- où b1 està l'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la première bobine secondaire et b2est l'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la deuxième bobine secondaire ; - on calcule un facteur 2 à partir des deux dernières amplitudes estimées précédemment de chaque signal théorique ou comme une moyenne glissante sur un nombre déterminé d'amplitudes estimées précédemment; - on calcule la position x du noyau (16) selon l'équation suivante: x= - b1- b2 - b1+ b2 où b1 està l'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la première bobine secondaire et b2 estl'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la deuxième bobine secondaire ; - on obtient les signaux de sortie de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire, et on applique le procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes auxdits signaux de mesure. L'invention concerne également un dispositif de traitement de deux signaux de sortie fournis par un capteur à différence d'induction variable comprenant une bobine primaire, un première bobine secondaire et un deuxième bobine secondaire à l'intérieur desquelles se déplace un noyau ferromagnétique, la bobine primaire excitant le noyau selon un signal d'excitation sinusoïdal induisant un signal de sortie en sortie de chacune de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire, le dispositif de traitement étant configuré pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes. L'invention concerne encore un dispositif de mesure comprenant un capteur inductif de déplacement comprenant une bobine primaire, un première bobine secondaire et un deuxième bobine secondaire à l'intérieur desquelles se déplace un noyau ferromagnétique, la bobine primaire excitant le noyau selon un signal d'excitation sinusoïdal induisant un signal de sortie en sortie de chacune de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire fonction de la position du noyau, et un dispositif de traitement tel que défini ci-dessus, recevant les deux signaux de sortie du capteur.
Le capteur est linéaire, le noyau se déplaçant linéairement suivant une trajectoire rectiligne, ou rotatif, le noyau se déplaçant suivant une trajectoire en arc de cercle autour d'un axe. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel l'unique figure représente schématiquement un dispositif de mesure. Tel qu'illustré sur la figure, le dispositif de mesure 2 comprend un capteur 4 inductif de déplacement et un dispositif de traitement 6 numérique associé aux capteur 4 et configuré pour traiter un premier signal de sortie et un deuxième signal de sortie fournis par le capteur 4.
Le capteur 4 comprend un transformateur 8 électrique possédant une bobine primaire 10 d'induction électromagnétique, une première bobine secondaire 12 d'induction électromagnétique, une deuxième bobine secondaire 14 d'induction électromagnétique, et un noyau 16 ferromagnétique déplaçable à l'intérieur de la bobine primaire 10, de la première bobine secondaire 12 et de la deuxième bobine secondaire 14.
L'application d'une tension d'excitation aux bornes de la bobine primaire 10 induit une première tension de sortie aux bornes de la première bobine secondaire 12 et une deuxième tension de sortie aux bornes de la deuxième bobine secondaire 14. L'amplitude de la première tension de sortie et la deuxième tension de sortie sont chacune corrélée à la position du noyau 16.
La bobine primaire 10 est alimentée en électricité par un générateur 18 électrique configuré pour appliquer un signal d'excitation périodique de préférence sinusoïdal, ici une tension d'excitation sinusoïdale, aux bornes de la bobine primaire 10. Le dispositif de traitement 6 reçoit les signaux de sortie des bobines secondaires 12, 14, c'est-à-dire les tensions de sortie délivrées par les bobines secondaires 12, 14, et calcule la position du noyau 16. Le dispositif de traitement 6 comprend un démodulateur 20, 22 respectif associé à chaque bobine secondaire 12, 14 pour estimer l'amplitude (ou valeur de crête) du signal de sortie propre de ladite bobine secondaire 12, 14 et des moyens de calcul 24 pour calculer la position du noyau 16 en fonction desdites amplitudes estimées. Le dispositif de traitement 6 comprend un convertisseur 26, 28 analogique numérique associé à chaque bobine secondaire 12, 14 pour convertir le signal de sortie analogique propre fourni par chaque bobine secondaire 12, 14 en un signal numérisé. Chaque convertisseur 26, 28 reçoit en entrée le signal de sortie analogique de la bobine secondaire associée à ce convertisseur 26, 28 et fournit en sortie le signal numérisé correspondant. Par la suite, l'indice 1 renvoie aux signaux et aux valeurs associées à la première bobine secondaire 12 et l'indice 2 renvoie aux signaux et aux valeurs associées à la deuxième bobine secondaire 14.
Chaque convertisseur 26, 28 numérise un signal de sortie à une fréquence d'échantillonnage fe égale à l'inverse de la période d'échantillonnage I. Les signaux numérisés Ai , 4associés aux bobines secondaires 12, 14 sont chacun constitué d'une série d'échantillons mesurés al, , a2, successifs pris périodiquement avec un intervalle de temps fixe égal à la période d'échantillonnage Te .
Chaque échantillon mesuré , a2 d'indice n correspond à la valeur du signal de sortie analogique de la bobine secondaire correspondante à l'instant n - Te . Le signal d'excitation Vexc, sinusoïdal peut s'exprimer en fonction du temps selon l'équation suivante : = sin(e) (1) où co est la pulsation du signal d'excitation Vex, et t est le temps. En théorie, en présence d'un déphasage et d'une erreur de gain du fait du capteur ou du dispositif d'acquisition, les signaux associés aux signaux de sortie des bobines secondaires 12, 14 s'expriment en fonction du temps sous la forme : =-- K - (1+ x) - sin(cot + çoi) V2 = K (1- x) - sin(ca + V2) où vi est le déphasage du signal associé à la première bobine secondaire 12 par rapport au signal d'excitation, ço2 est le déphasage du signal associé à la deuxième bobine secondaire 14 par rapport au signal d'excitation, K est un gain, 2 est un facteur représentatif d'une erreur de gain, x est la position du noyau 16. Les signaux théoriques numériques associés aux signaux de sortie des bobines secondaires 12, 14 s'expriment sous la forme de séries d'échantillons théoriques v1et -1/2,n s'exprimant selon les équations suivantes : = K - (1+ x) - sin(co. n T + (4) v2,n= K 2. (1- x) - sin(w - n - 7; + 2) (5) Par la suite, on considère : = K - (1+ x) (6) b2 K - - (1- x) (7) bi est l'amplitude (ou valeur de crête) du signal théorique associé au premier signal de sortie et b2 estl'amplitude (ou valeur de crête) du signal théorique associé au deuxième signal de sortie. Ainsi, les équations (4) et (5) deviennent = sin(co- n 7', + q;11) (8) 202 b2sin(w - n - Te + ço2) (9) ,n = . En développant l'expression du sinus, les échantillons théoriques v s'expriment sous la forme suivante: = 1, - sin(w - n - 7',)+ mi - cos(w - n - Te) (10) avec 25 / = b, - cos(yo, ) (11) m, = b, sin(ço, ) (12) est un premier coefficient égal à l'amplitude du signal théorique multiplié par le cosinus du déphasage t par rapport au signal d'excitation. m, est un deuxième coefficient égal à l'amplitude du signal théorique multiplié par 30 le sinus du déphasage par rapport au signal d'excitation. 6 (2) (3) Chaque signal théorique s'exprime sous la forme de la somme d'une fonction sinus multipliée par un premier coefficient égal au produit de son amplitude par le cosinus de son déphasage par rapport au signal d'excitation et d'une fonction cosinus multipliée par un deuxième coefficient égal au produit de son amplitude et du sinus du déphasage.
L'amplitude de chaque signal théorique se calcule comme la racine carrée de la somme du carré du premier coefficient et du carré du deuxième coefficient du signal théorique, selon l'équation suivante : b, = -\11/2 + (13) Il est remarquable de noter que cette équation permet de calculer l'amplitude en fonction uniquement du premier coefficient et du deuxième coefficient, indépendamment du déphasage. Chaque démodulateur 20, 22 reçoit en entrée le signal numérisé Ai, 4 obtenu à partir de la bobine secondaire 12, 14 associée et estime l'amplitude b1, b2 du signal théorique associé de telle manière à minimiser l'erreur entre le signal numérisé et le signal théorique sur un nombre d'échantillons successifs déterminés mesurés précédemment. Chaque démodulateur 20, 22 comprend un module estimateur 30, 32 configuré pour calculer, à partir du signal numérisé A, qu'il reçoit, le premier coefficient /, et le deuxième coefficient indu signal théorique de la bobine secondaire associée de telle manière à minimiser l'erreur entre le signal numérisé et le signal théorique, par exemple par minimisation par une méthode des moindres carrés sur un nombre d'échantillons successifs déterminés mesurés précédemment. Selon la méthode des moindres carrés, l'erreur quadratique erri,n' entre chaque signal numérisé et le signal théorique correspondant calculée sur un nombre N d'échantillons successifs, s'exprime par l'équation suivante : = - sin(co- n - Te)+ m, - cos(w - n - 7',)- (14) L'erreur err,.m à un instant donné est calculée en sommant sur un nombre N d'échantillons précédent l'échantillon correspondant à l'instant donné. Les valeurs du premier coefficient 1, et du deuxième coefficient m, correspondent aux minima locaux de l'erreur err,,,,n' qui sont définis par les équations suivantes : aerr, =0 (15) aerri ei ,Mi 0 La résolution de ces équations aboutit aux équations suivantes : 1 a1, - cos(w- n - Te ) - Esin(w - n . Te) - cos(co- n - 7'e ) -E a, n sinVo - n - 7) - Ecos2(w. n - Te) N N ' N 2 (E sin(w - n - ) - cos(w - n - Te) - Ecos2(w- n - Te)- E sin2(co- n-) (17) - sin(Oo - n - Te) - E sin(w - n - 7'e) - cos(w - n - Te)- E a, ' cos(a)- n - 7'e) - Esin2 (a). n - Te) , m, = " N N N 2 E sin(w - n . Te) - cos(w - n - l'e) - Ecos2vo- n - Te). sin2(co - n -Te) ( N N N En sommant sur un nombre entier de périodes entières du signal d'excitation les équations (17) et (18) deviennent : - 2 . E a - cos(w - n - Te) 1, = N mi = - 2 - E ai - sin(co - n - 7"e) (20) N où Test égal à un nombre entier de périodes d'excitation, soit T=p- Texcavec p un nombre entier égal ou supérieur à 1 et Tex, la période du signal d'excitation V. . N est le nombre d'échantillons pris sur la période T. N vérifie ainsi la relation : N = p Tex' .
Ces équations simples permettent de déterminer rapidement un premier coefficient et un deuxième coefficient du signal théorique de chaque bobine secondaire permettant de minimiser une erreur entre ce signal théorique et le signal numérisé associé. Le temps de traitement est en particulier inférieur à la période d'échantillonnage Te. Le temps de traitement et la précision sont compatibles avec des applications aéronautiques.
Chaque démodulateur 20, 22 comprend un module de calcul d'amplitude 34, 36 pour calculer l'amplitude b, du signal théorique en fonction du premier coefficient let du deuxième coefficient mi, selon l'équation (13) ci-dessus. Chaque démodulateur 20, 22 détermine l'amplitude d'un signal numérisé uniquement à partir de ce signal numérisé, indépendamment de l'autre signal numérisé. 8 (16) (18) V., (19) Il est possible de déterminer le facteur 2 en remarquant que les équations (6) et (7) combinées donnent la relation suivante : dbi d(K - - (1- 4) db2 d(K - (1+ 4) Le facteur 2 est donc égal à l'opposé d'une variation de l'amplitude estimée du signal numérisé d'une bobine secondaire sur la variation correspondante de l'amplitude estimée du signal numérisé de l'autre bobine secondaire. Dans l'exemple illustré, les moyens de calcul 24 comprennent un module de calcul d'erreur de gain 38 configuré pour déterminer le facteur 2. Le module de calcul d'erreur de gain 38 reçoit en entrée les amplitudes estimées b1, b2 et fournit en sortie une valeur du facteur 2. Le module de calcul d'erreur de gain 38 calcule le facteur 2 en appliquant l'équation (21) ci-dessus. Le facteur 2 est sensiblement constant ou varie lentement devant la fréquence de mesure de la position du noyau 16, par exemple du fait de variations de température. Le facteur 2 est déterminé à chaque instant à partir des deux dernières amplitudes estimées bi , b2 de chaque signal numérisé déterminées précédemment. En variante, le facteur 2 est déterminé en réalisant une moyenne glissante sur un nombre prédéterminé d'amplitudes estimées bi ,b2 déterminées précédemment par les démodulateurs 20, 22. En option, et comme illustré sur la figure, le module de calcul d'erreur de gain 38 reçoit chaque amplitude estimée bi , b2 filtrée au travers d'un filtre passe-bas 40, 42. Les moyens de calcul 24 comprennent un module de calcul de position 44 configuré pour déterminer la position x à un instant donné en fonction des amplitudes estimées k,b2 et du facteur 2 déterminés pour cet instant donné, selon l'équation suivante : 2. - b2 x (22) 2. b1+ b2 Le module de calcul de position 44 reçoit en entrée les amplitudes estimées bi ,b2 et le facteur 2 et fournit en sortie la position x. En option, le dispositif de traitement 6 comprend un filtre passe-bas 6 en sortie de du module de calcul de position 44.
En fonctionnement, la bobine primaire 10 excite le noyau 16 avec un signal d'excitation. Chaque bobine secondaire 12, 14 produit un signal de sortie respectif. Chaque convertisseur 26, 28 numérise le signal de sortie de la bobine secondaire 12, 14 (21) associée en un signal numérisé. Le démodulateur 20, 22 associé estime l'amplitude , b2du signal numérisé. Pour ce faire, le module d'estimation 30, 32 calcule le premier coefficient /1,12 et le deuxième coefficient m1 ,m2 de manière à minimiser une erreur entre le signal numérisé et le signal théorique associé, puis le module de calcul d'amplitude 34, 36 calcule chaque amplitude estimée bi , b2à partir du premier coefficient l,l2et du deuxième coefficient m1 , m2. Le module de calcul d'erreur de gain 38 calcule le facteur en fonction des amplitudes estimées 4,b2. Le module de calcul de position 44 calcule la position x du noyau 16 en fonction des amplitudes estimées bi ,b2 et du facteur 2. Le procédé de traitement permet de tenir compte d'un déphasage entre les signaux obtenues à partir des bobines secondaires 12, 14 et d'une erreur de gain entre ces signaux, due aux bobines secondaires 12, 14 ou au dispositif de traitement numérique (due par exemple aux convertisseurs analogique numérique). L'estimation des amplitudes des signaux numérisés est effectuée de manière fiable et rapide en s'affranchissant des déphasages des signaux numérisés entre eux et par rapport au signal d'excitation et en tenant compte d'une erreur de gain. Le signal d'excitation est de préférence sinusoïdal. L'algorithme de minimisation des moindres carrés a été décrit ci-dessus pour un signal d'excitation sinusoïdal induisant théoriquement des signaux de sortie sinusoïdaux. L'invention s'applique de manière plus générale à un signal d'excitation périodique, sinusoïdal ou non sinusoïdal, en se basant sur la théorie des séries de Fourrier, selon laquelle un signal d'excitation périodique non sinusoïdal est décomposable en une somme de signaux sinusoïdaux élémentaires, chacun pondéré par un coefficient de Fourrier respectif. Dans le cas d'un signal d'excitation périodique non sinusoïdal, le traitement décrit précédemment est appliqué à chaque signal sinusoïdal élémentaire pour estimer l'amplitude élémentaire associée, puis l'amplitude du signal de sortie est estimée en sommant les amplitudes élémentaires estimées pondérées par les coefficients de Fourrier. Le noyau 16 est par exemple mobile linéairement suivant une direction rectiligne, auquel cas le capteur est un capteur inductif de déplacement linéaire, désigné capteur LVDT pour « Linear Variable Differential Transformer » en anglais. Le noyau 16 est par exemple mobile sur une trajectoire arc de cercle autour d'un axe, auquel cas le capteur est un capteur inductif de déplacement angulaire, désigné capteur RVDT pour « Rotary Variable Differential Transformer » en anglais. Dans ce cas, le déplacement angulaire se déduit de la position x du noyau par l'intermédiaire de fonctions trigonométriques ou de fonctions trigonométriques inverses, comme par exemple la fonction sinus inverse (ou arc sinus). Le dispositif de mesure 2 est par exemple un détecteur de position d'une commande de vol électrique d'un aéronef.
Le dispositif de mesure est utilisable dans d'autres applications, par exemple pour la détection de position de commande électrique dans d'autre domaine, tel que l'automobile, le ferroviaire ou la commande de robots ou d'actionneurs, notamment à distance.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1.- Procédé de traitement de deux signaux de sortie d'un capteur (4) inductif de déplacement comprenant une bobine primaire (10), une première bobine secondaire (12) et une deuxième bobine secondaire (14) à l'intérieur desquelles se déplace un noyau (16) ferromagnétique, la bobine primaire (10) excitant le noyau (14) selon un signal d'excitation périodique induisant aux bornes de chacune de la première bobine secondaire (12) et de la deuxième bobine secondaire (14) un signal de sortie respectif, une amplitude de chaque signal de sortie étant corrélée à la position du noyau (16), dans lequel on numérise chaque signal de sortie pour obtenir un signal numérisé correspondant, on estime, à partir de chaque signal numérisé, une amplitude d'un signal théorique associé à ce signal numérisé de telle manière à minimiser une erreur entre ce signal numérisé et ce signal théorique associé, et on calcule la position du noyau (16) en fonction des amplitudes estimées.
  2. 2.- Procédé de traitement selon la revendication 1, dans lequel, pour chaque signal numérisé, on estime l'amplitude par un algorithme de minimisation des moindres carrés.
  3. 3.- Procédé de traitement selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal d'excitation est un signal sinusoïdal.
  4. 4.- Procédé de traitement selon la revendication 3, dans lequel, pour chaque signal numérisé, on estime l'amplitude en déterminant un premier coefficient et un deuxième coefficient de manière à minimiser une erreur entre le signal numérisé et le signal théorique associé.
  5. 5.- Procédé de traitement selon la revendication 3, dans lequel le premier coefficient correspond à l'amplitude multiplié par le cosinus du déphasage dudit signal théorique par rapport au signal d'excitation et le deuxième coefficient correspond à l'amplitude multipliée par le sinus dudit déphasage.
  6. 6.- Procédé de traitement selon la revendication 3, 4, ou 5, dans lequel on calcule le premier coefficient selon l'équation suivante : 1 a,,n - cos(co- n - Te) - E sin(w - n - Te) - cos(w - n-Te)-Ea,,n sin(w - n -Te) - Ecos2(co- n - Te) 1, = '1 N 2 N N Esin(w - n - Te) - cos(w - n - Te) - Ecos2(co- n - 7',) - E sid (w - n - Te) N N N où l'indice i prend la valeur / pour le signal de sortie de la première bobine secondaire (12) et la valeur 2 pour le signal de sortie de la deuxième bobine secondaire (14), 1, est le premier coefficient d'un signal numérisé d'indice i, w est la pulsation dusignal d'excitation, Te est une période d'échantillonnage des signaux de sortie et a, , est un échantillon d'indice n du signal numérisé, N est le nombre d'échantillons successifs sur lequel la sommation est réalisée.
  7. 7.- Procédé de traitement selon la revendication 6, 7 ou 8, dans lequel on calcule le deuxième coefficient selon l'équation suivante : E at,' - sin(w - n - Te)- 1 sin(w - n - Te)- cos(w - n -Te)-E a, ,cos(w- n - Te)- E sin2 (w - n - Te) , m,,_ N N N N \ 2 sin(w- n - Te)- cos(co- n - Te) -Ecos2(co- n - Te)- E sin2(w- n - Te) N i N N où l'indice i prend la valeur 1 pour le signal de sortie de la première bobine secondaire (12) et la valeur 2 pour le signal de sortie de la deuxième bobine secondaire (14), mi est le deuxième coefficient d'un signal numérisé d'indice i, w est la pulsation du signal d'excitation, lest une période d'échantillonnage des signaux de sortie et a. est un échantillon d'indice n du signal numérisé, N est le nombre d'échantillons successifs sur lequel la sommation est réalisée.
  8. 8.- Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on calcule la position du noyau ferromagnétique en fonction des amplitudes estimées et d'un facteur 2 calculé comme l'opposé de la variation de l'amplitude estimée correspondant à un signal de sortie sur la variation de l'amplitude estimée correspondant à l'autre signal de sortie.
  9. 9.- Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on calcule le facteur 2 selon l'équation suivante : dbi _ 2 db2- où b1 està l'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la première bobine secondaire et b2 estl'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la deuxième bobine secondaire.
  10. 10.- Procédé de traitement selon la revendication 8 ou 9, dans lequel on calcule un facteur 2 à partir des deux dernières amplitudes estimées précédemment de chaque signal théorique ou comme une moyenne glissante sur un nombre déterminé d'amplitudes estimées précédemment.
  11. 11.- Procédé de traitement selon l'une quelconques des revendications 8 à 10, dans lequel on calcule la position x du noyau (16) selon l'équation suivante :x= 2. b1+ oùb, est à l'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la première bobine secondaire et b2 estl'amplitude estimée du signal théorique associé au signal numérisé de la deuxième bobine secondaire.
  12. 12.- Procédé de mesure dans lequel on obtient les signaux de sortie de la première bobine secondaire et de la deuxième bobine secondaire, et on applique le procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes auxdits signaux de mesure.
  13. 13.- Dispositif de traitement (6) de deux signaux de sortie fournis par un capteur (4) à différence d'induction variable comprenant une bobine primaire (10), un première bobine secondaire (12) et un deuxième bobine secondaire (14) à l'intérieur desquelles se déplace un noyau (16) ferromagnétique, la bobine primaire (10) excitant le noyau (14) selon un signal d'excitation sinusoïdal induisant un signal de sortie en sortie de chacune de la première bobine secondaire (12) et de la deuxième bobine secondaire (14), le dispositif de traitement étant configuré pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  14. 14.- Dispositif de mesure (2) comprenant un capteur (4) inductif de déplacement comprenant une bobine primaire (10), un première bobine secondaire (12) et un deuxième bobine secondaire (14) à l'intérieur desquelles se déplace un noyau (16) ferromagnétique, la bobine primaire (10) excitant le noyau (14) selon un signal d'excitation sinusoïdal induisant un signal de sortie en sortie de chacune de la première bobine secondaire (12) et de la deuxième bobine secondaire (14) fonction de la position du noyau (16), et un dispositif de traitement (6) selon la revendication 13 recevant les deux signaux de sortie du capteur (4).
  15. 15.- Dispositif de mesure selon la revendication 14, dans lequel le capteur est linéaire, le noyau (16) se déplaçant linéairement suivant une trajectoire rectiligne, ou rotatif, le noyau (16) se déplaçant suivant une trajectoire en arc de cercle autour d'un axe. 2. b,- b,
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3071922A1 (fr) * 2017-10-02 2019-04-05 Safran Electronics & Defense Procede de mesure d’un deplacement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196025A (ja) * 2000-10-17 2002-07-10 Toyota Motor Corp 正弦波測定装置及び同測定方法、インピーダンス測定装置、並びに回転角検出装置
US20050216218A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-29 Takumi Kawamura Resolver-to-digital converting apparatus, method and program
JP2007163287A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Toyota Motor Corp レゾルバの故障診断装置および故障診断方法
FR2905173A1 (fr) * 2006-08-22 2008-02-29 Denso Corp Unite de detection de defaut destinee a un dispositif de detection d'angle de rotation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196025A (ja) * 2000-10-17 2002-07-10 Toyota Motor Corp 正弦波測定装置及び同測定方法、インピーダンス測定装置、並びに回転角検出装置
US20050216218A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-29 Takumi Kawamura Resolver-to-digital converting apparatus, method and program
JP2007163287A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Toyota Motor Corp レゾルバの故障診断装置および故障診断方法
FR2905173A1 (fr) * 2006-08-22 2008-02-29 Denso Corp Unite de detection de defaut destinee a un dispositif de detection d'angle de rotation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3071922A1 (fr) * 2017-10-02 2019-04-05 Safran Electronics & Defense Procede de mesure d’un deplacement
WO2019068592A1 (fr) * 2017-10-02 2019-04-11 Safran Electronics & Defense Procédé de mesure d'un déplacement
US10962387B2 (en) 2017-10-02 2021-03-30 Safran Electronics & Defense Method for measuring a displacement

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