超高精度非接触式角位移传感器及角度测量方法与流程

技术特征：
1.一种超高精度非接触式角位移传感器，包括外壳、盖板、转轴、磁钢、磁感应芯片和电路板，所述盖板与所述外壳的开口端连接，所述转轴穿过所述外壳上的对应通孔且通过轴承与所述外壳连接，所述磁钢与所述转轴的内端连接，所述磁感应芯片安装在所述电路板上，所述电路板安装在所述外壳内，其特征在于：所述超高精度非接触式角位移传感器还包括码盘，设所述转轴的轴向为竖向且其内端由下而上穿过所述外壳上的对应通孔并置于所述外壳内，所述转轴的内端设有转盘，所述转盘的外径大于所述转轴的外径，所述转盘设有上端开口的转盘内腔，所述磁钢安装在所述转盘内腔内的中心位置，圆环形的所述码盘安装在所述转盘的上端，所述码盘的竖向中心线与所述转盘的竖向中心线重合，所述电路板位于所述码盘的正上方，所述磁感应芯片安装在所述电路板的下表面且位于所述磁钢的正上方，所述电路板的下表面设有呈圆环形的多感应线圈、内激励线圈和外激励线圈，所述多感应线圈位于所述内激励线圈和所述外激励线圈之间，所述多感应线圈与所述码盘的上表面上的多编码片相互对应。2.根据权利要求1所述的超高精度非接触式角位移传感器，其特征在于：所述转盘内腔的底部安装有金属隔板，所述磁钢安装在所述金属隔板上。3.根据权利要求2所述的超高精度非接触式角位移传感器，其特征在于：所述金属隔板粘贴在所述转盘内腔的底部，所述磁钢粘贴在所述金属隔板上。4.根据权利要求3所述的超高精度非接触式角位移传感器，其特征在于：所述金属隔板的上表面设有限位凸环且所述磁钢置于所述限位凸环内。5.根据权利要求2、3或4所述的超高精度非接触式角位移传感器，其特征在于：所述金属隔板为电磁纯铁板。6.一种如权利要求1-4中任何一项所述的超高精度非接触式角位移传感器的角度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、通过以下公式计算绝对角度值α：α＝[x/(2n-1)]
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b上式中，x为有效电行程，即设定的传感器最大旋转角度值，n为设定的传感器最大分辨率，该值小于磁感应芯片的最大分辨率，b为传感器处于当前角度位置时磁感应芯片的对应输出值；步骤2、通过以下公式计算多感应线圈电动势解算角度β：β＝(n ωδt/2π)
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2π/n(0≤n＜n)上式中，n为传感器转轴转过的周期数，δt为多感应线圈的感应信号转化为方波后其上升沿与参考方波上升沿之间的时间差，ω为内激励线圈和外激励线圈的激励信号的角速度，n为多感应线圈的匝数；步骤3、通过以下公式计算最终的实际旋转角度值γ：γ＝α β。7.根据权利要求6所述的角度测量方法，其特征在于：所述b由传感器当前角度位置输出连续5个数据取中值，然后5个中值再进行滑动平均所得。8.根据权利要求6所述的角度测量方法，其特征在于：所述角度测量方法还包括以下步骤：步骤4、通过以下公式对步骤3得到的γ进行系统误差校准：u＝p1*f(γ)^7 p2*f(γ)^6 p3*f(γ)^5 p4*f(γ)^4 p5*f(γ)^3 p6*f(γ)^2 p7*f
(γ) p8其中，f(γ)＝a0 a1*cos(q*w) b1*sin(q*w) a2*cos(2*q*w) b2*sin(2*q*w) a3*cos(3*q*w) b3*sin(3*q*w) a4*cos(4*q*w) b4*sin(4*q*w) a5*cos(5*q*w) b5*sin(5*q*w) a6*cos(6*q*w) b6*sin(6*q*w) a7*cos(7*q*w) b7*sin(7*q*w)上述两个公式中，u为校准后的实际旋转角度值，q为理论旋转角度值，a0
……
a7、b1
……
b7、p1
……
p8、w均为曲线拟合后所得曲线系数，为常数。

技术总结
本发明公开了一种超高精度非接触式角位移传感器及角度测量方法，超高精度非接触式角位移传感器包括外壳、盖板、转轴、磁钢、磁感应芯片和电路板，转轴的内端设有转盘，转盘设有上端开口的转盘内腔，磁钢安装在转盘内腔内的中心位置，码盘安装在转盘的上端，磁感应芯片安装在电路板的下表面且位于磁钢的正上方，电路板的下表面设有多感应线圈、内激励线圈和外激励线圈，多感应线圈与码盘的上表面上的多编码片相互对应；角度测量方法中，先计算绝对角度值α，再计算多感应线圈电动势解算角度β，再计算最终的实际旋转角度值γ＝α β。本发明既能实现断电再来电的绝对位置检测，又能实现极高的检测精度，精度可达0.02％。精度可达0.02％。精度可达0.02％。


技术研发人员：刘健 康天骜 李鹏飞 文亮 鲍红军 胡佑朴
受保护的技术使用者：成都宏明电子股份有限公司
技术研发日：2022.06.20
技术公布日：2022/9/6