基于角度传感器的弓网相对坐标检测技术研究

在电气化公路弓网相对坐标的检测中,基于机器视觉的非接触式检测技术的检测精度受图像采集环境的影响较大,基于光电传感器的接触式检测技术的检测精度受传感器安装密度限制。提出了一种基于角度传感器的接触式相对坐标检测技术,用于电气化公路的弓网相对坐标检测。首先,基于双接触线的电气化公路接触网,搭建弓网相对坐标检测实验台,建立弓网相对坐标与角度信息关联函数;然后,研究系统刚度、角度传感器线性度对实验台检测误差的影响规律,建立多项式修正函数对关联函数进行修正;最后,基于修正的弓网相对坐标关联函数,进行弓网相对坐标检测实验,得到实验台检测的绝对误差为±1 mm,相对误差为±0.5%,具备较高的检测精度。

AMR角度传感器在永磁同步电机转子位置检测中的应用

AMR角度传感器是非常稳定可靠的高精度磁场传感器,能够准确检测高达50kr/min的速度,其低成本、小体积等优势可以作为现代新能源汽车永磁同步电机旋变传感器的一种替代方案。磁编码器由安装在电机转子轴上的磁体和磁场传感器组成,传感器提供正弦和余弦模拟输出,输出经过放大和数字化处理,通过跟踪旋转轴的速度和位置来提供闭环反馈信号。文章主要探讨AMR角度传感器的特性和安装配置要求,匹配磁体的选择和安装要求,并配合无传感器检测技术在车载永磁同步电机中的应用实现。

基于角度传感器的机械式盾尾间隙测量装置的研制与应用

[目的]针对在盾构或隧道掘进机掘进过程中,盾尾间隙时刻处于变化之中,为保证施工安全,必须对盾尾间隙进行实时测量。针对非接触式盾尾间隙测量装置环境适应性差、精度低、造价高等不足,开展了接触式即机械式盾尾间隙测量装置的研制与开发。[方法]采用磁敏角度传感器进行角度测量,再经数学计算将角度值转换成距离值,得到对应的盾尾间隙值,实现了盾尾间隙实时测量。[结果及结论]该装置在工程现场进行了试验与应用,达到了较好的应用效果:机械式盾尾间隙测量装置可实现对盾尾间隙的连续实时测量,测量数据可以本地存储和远程读取,故测量效率高;机械式测量不需要经过复杂的数据处理,测量精度相对较高,可以控制在1 mm以内;机械式盾尾间隙测量装置成本低,约为非接触式测量装置造价的1/5,有利于成本控制。

基于图像识别的角度传感器设计

为了解决传统光电编码器编码复杂、结构复杂的问题,提出了一种基于图像识别的角度传感器。通过最小二乘圆拟合曲线算法求得光斑的中心点坐标,以该坐标点作为光斑的中心点位置,光斑随着旋转轴运行一周后得到一个虚椭圆,通过计算光斑的运动轨迹来求得虚椭圆的中心坐标,进而计算出光斑中心点坐标与输出角度之间的关系。利用霍尔角度传感器的角度作为基准值来检验本文设计的测量精度。实验结果表明:基于图像识别的光电角度传感器的平均非线性误差为8.52%,测量精度达到了2.624°。

反射式光纤角度传感器及其非线性补偿技术

为了克服传统电子式角度传感器对电磁干扰的敏感性以及在高压环境下取电困难的问题,设计了一种基于反射式光纤技术的新型角度传感器。该传感器采用“以直代曲”的思想,将旋转角度转换为光纤测距问题,通过测量反射光的光照强度并将其转换为电压信号,进而将电压信号转换为角度输出,实现旋转角度的测量。通过最小二乘法对传感器数据进行线性拟合,建立了旋转角度与输出电压之间的映射关系。此外,对传感器的非线性误差进行了有效补偿。实验结果表明:经过非线性误差补偿后,该光纤角度传感器的非线性误差显著降低,从28.55%降低至8.58%,且测量误差仅为2.51°,证明了其高精度和可靠性。

基于霍尔效应的角度传感器的设计与研究

针对现有霍尔式角度传感器所存在测量精度低等问题。基于对霍尔效应原理的探究,以霍尔电压与磁场方向的关系为基础,设计了一种基于霍尔效应的角度传感器。自制了小型亥姆霍兹线圈以提供稳定磁场,将霍尔探头固定于支撑架上,通过测量霍尔探头旋转不同角度后的霍尔电压实现角度的高精度测量,在旋转角度不大于75°的情况下,最大测量误差为0.1°。将该传感器应用于探究复摆运动,得到复摆角位移与时间关系图像,实现复摆运动状态的准确测量,所测定的摆动周期与理论值的误差仅为2.0%,证明了该装置能够实现快速响应的高精度角度测量。

电感式角度传感器的设计与性能优化研究

电感式角度传感器具有体积小、抗干扰能力强、高灵敏度等优势,在各个工业生产领域具有广泛作用。从其具体应用原理看,结合导电材料的主要作用,从理论与实践的角度进行分析,整体结构涵盖了可移动的感应元件、接线与激励线圈、检测与振荡电路三部分。从其应用基本特点看,主要包含非接触式测量、高灵敏度、抗干扰能力强等优势。随着智能化技术的发展,基于自动化控制技术的电感式角度传感器是不可或缺的,其可高精度、计数控制的实现工业化应用。鉴于此,文章首先分析了电感式角度传感器基本原理及特点,对电感式角度传感器的设计进行分析,重点分析电感式角度传感器的性能优化措施,期望能够为同领域技术人员提供理论支持。

基于角度传感器的桥式起重机防斜拉安全技术应用

桥式起重机是机械制造企业生产、维修、运输过程中重要的工具和设备,因其高承载能力、大跨度、多自由度运动等特点在生产中应用广泛。它的安全与否,关系到企业生产发展的长治久安、关系到人员和设备的安危及财产损失。本文通过对于桥式起重机械的安全风险分析,针对生产经营变化,导致的工艺布局调整,提出安全技术措施,并通过验证,保障了起重机的安全可靠运行并杜绝安全生产事故发生。

一种感应式角度传感器的激励信号产生方法

针对基于印制板谐振感应式角位移传感器感应信号弱,现有感应式角度传感器单端、低压高频方波激励信号强度低,抗干扰能力差的问题,提出一种感应式角度传感器的激励信号产生方法。通过反向电路、自举升压电路和驱动电路等硬件电路设计和优化,将单端、低压的高频方波激磁信号转换为高频、高压的差分正弦激磁信号,有效解决感应式角度传感器谐振信号强度低、高次谐波占比大的问题。此方法不仅可以提高感应式角度传感器磁场的强度,减小高次谐波占比,提升模拟信号的抗干扰能力,还可以提升感应式角度传感器的输出精度。

基于角度传感器的3-RSR并联机构位置分析

为实现包装线旋转装置的自动定位功能,提高3-RSR并联机构的位置分析的求解效率和求解方法的通用性,对其运动学算法展开系统的研究。首先对3-RSR并联机构的运动特性进行分析,基于机构的位置逆解和几何特征结合封闭解法建立约束方程,利用代数消元法将约束方程中的未知数消元,得到只含有一个未知数的一元高次约束方程;然后,在3-RSR并联机构的任意分支球副处添加2个方向相互垂直的角度传感器,基于旋转矩阵及约束方程构建含参数的求解模型;最后运用求解模型对3-RSR并联机构进行MATLAB算例仿真,求解得到了该机构的可视化编程结果和机构的运动学正解。算例仿真结果表明:在可视化求解结果中展现出来的3-RSR并联机构的位置正解方程组具有唯一解0.9125,且与实际设定位姿参数位型一致,从而确定唯一性。通过该位置分析方法可以有效正确求解机构的运动学正解,避免了正解存在多解的问题,有效解决包装线旋转装置的定位准确性。

可寄生式双极电感绝对角度传感器研究

角度传感器作为电机的核心定位部件,对电机的定位精度有重要影响。该文设计了一种双极电感式绝对角度传感器,该传感器通过周期性改变线圈中感应电压的大小来测量角度,敏感结构主要包括转子和定子,可实现与电机主轴的一体化。其中转子由内外单周期、多周期扇形铜箔组成,形成双极布局,定子由激励线圈、接收线圈以及后续处理电路组成。定子中的两组接收线圈,一组线圈由8个回路组成,对应为外沿多周期扇形铜箔,另一组由2个回路组成,对应中心180°扇形(半圆形)铜箔,两组线圈相互独立,互不影响。当转子在接收线圈上方转动时,转子中产生的涡流会使相邻两个接收线圈感应电压呈周期性正余弦形式变化。8回路线圈测量精度高,但360°内会出现多个周期信号,无法实现绝对位置测量。而2回路线圈在360°范围感应出1个周期信号,通过2回路线圈为8回路线圈提供周期数鉴别,进而解决了绝对位置测量的问题。通过算法对正余弦信号进行识别解算,以高精度转台为基准对样机进行测试,结果表明,传感器测量误差可以达到0.04°,满足电机位置控制精度要求,验证了该方案的可行性。

基于线反电动势的三相PMSM角度传感器零位标校方法

角度传感器零位的精确标校是实现永磁同步电机高精度控制的前提。针对现有零位标校方法复杂及标校精度低的问题,提出一种基于线反电动势观测的三相永磁同步电机角度传感器零位标校方法。根据电磁感应定律,分析外力矩带动电机旋转时相反电动势随机械角变化的规律,并从三相电机结构入手,推导线反电动势和相反电动势之间的相位关系。利用角度传感器过零信号触发捕捉线反电动势波形,并基于线性插值法精确定位线反电动势过零点,再通过移相得到角度传感器零位;借助扰动法分析角度及电压测量误差对角度传感器零位估计精度的影响。理论与测试结果表明,基于线反电动势观测的方法可有效估计角度传感器零位,精度可达0.018°;补偿角度传感器零位后,电机运行效率提升显著。所提方法便捷、经济,对提升永磁同步电机的控制性能具有重要的作用。

一种角度传感器的结构设计与性能验证

操纵杆的工作状态和实时角度等信息是工程机械控制系统的关键参数,其中,角度传感器是获取此种参数的关键部件,为此,设计了一种适用于操纵杆的新型非接触角度传感器。首先,在结构上,使运动部件与电气组件空间分离,经测试达到IP68的防护等级;通过外壳和背板配合实现电路板的双重固定,无需连接件和连接工序,装配方便;通过扇形柱实现机械定位,且修改扇形柱圆心角度数可任意调节转动范围。此外,选择了合适的磁钢,通过仿真验证其合理性。通过向霍尔芯片写入传感器磁系统、温度漂移系数及磁场强度偏移量的方式补偿传感器,并利用线性化工具校正输出以减小对线性误差的影响。通过实验验证性能并与Elobau的424ZE120传感器作比较。结果表明,所设计的基于霍尔效应的GD-868ZE120传感器具有良好的性能,能满足工程机械及其他大部分工业场所的使用要求。

一种高可靠性角度传感器硬件设计与实现

本文对特种装备领域基于旋变的角度传感器产品方案进行阐述,并对各部分电路设计给出了详细设计参数,加强电路保护设计,经实践验证,满足实际恶劣环境工况要求。

耐高压电涡流角度传感器研究

针对传统角度传感器量程小、频响低的不足,提出了一种具有耐高压特性的电涡流角度传感器.斜环状感应线圈配合半圆柱转子工作,使传感器的线圈电感和输出电压与转子角位移成比例.建立了有限元模型,在此基础上仿真分析了该电涡流角度传感器在不同转角下的磁场分布,探讨了其线圈电感变化的工作机理.试验结果与仿真结果基本吻合.该角度传感器具有良好的线性度和较大的工作量程,线性工作区段大于30°,非线性误差小于0.8%.

圆光栅角度传感器的误差补偿及参数辨识

基于正弦函数和粒子群算法提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高圆光栅角度传感器的测量精度。使用光电自准直仪和金属多面体对圆光栅角度传感器的测量误差进行了离散标定,通过对标定数据的频谱分析,发现传感器测量误差主要由几种不同频率的正弦函数信号组成,由此提出了一种基于正弦函数的圆光栅角度传感器误差补偿模型。补偿模型中包含7个待定常量,本文采用粒子群算法求解这7个待定常量以克服最小二乘法无法收敛的问题。以待定常量为粒子位置坐标,以平均误差为适值函数,建立了一种基于粒子群算法的参数辨识模型,并根据参数辨识模型求出最优的待定常量。应用补偿模型对关节臂式坐标测量机的6个圆光栅角度传感器测量误差进行了补偿,结果表明:补偿后各角度传感器的平均测量误差减小了约398～1102.5倍,大大地提高了传感器的测量精度。

一种电容式角度传感器

为了研制一种线性较好的角度传感器，利用变介电常数原理设计了角度传感器。发生角度变化时，借助气体和液体在两个电极间深度或高度的变化，引起两电极间电介质的介电常数和电量变化，从而导致相应电容发生变化。经过试验验证，传感器的非线性可以达到0.02％-0.05％。利用这种原理设计的角度传感器具有较高的非线性、重复性和分辨率。

关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。

全角度无接触式智能角度传感器设计与验证

针对角度传感器小型化、智能化以及非接触测量的需求,设计一款基于霍尔元件的全角度无接触式智能角度传感器。对传感器工作原理进行分析,为降低芯片面积与功耗,提升工作效率,采用自主研发微处理器C16进行智能化管理,提出角度变换方法。采用FPGA原型验证方法,对设计方案进行验证,验证结果表明,该智能角度传感器能对0度到360度范围内的角度进行非接触测量,结构简单,面积小,精确度高,绝度误差小于0.3°,角度转换速度快,高达5714次/秒。

数字角度传感器在建筑角度测量仪中的应用

针对现有建筑角度测量仪的测量精度低、显示不稳定,无法满足客观要求的现实难题,提出了一种基于角度传感器SCA61 T的新颖数字式建筑角度测量仪设计方案。分析了系统微扰和机械误差产生的主要原因,提出了利用平均中值滤波、标准角度标定和线性拟合进行误差补偿的新方法。仿真分析和实际应用表明,设计的建筑角度测量仪测量精度达到0.05°,显示精度达到0.01°,大大提高了测量角度的精度,大幅度的减小了误差,同时提高了角度测量值的显示稳定性,能够满足现代建筑领域的实际应用需求。