安徽传感器线圈介绍

    金属目标与多个线圈中的每个线圈之间可以是不同的耦合效果。这些和其他因素可能导致位置定位系统的不准确的结果。因此，需要开发更好的设计传感器线圈的方法，其为位置感测提供更好的准确度。技术实现要素：在一些实施例中，提供了一种线圈设计系统。具体地，提出一种提供经优化的位置定位传感器线圈设计的方法。该方法包括：接收线圈设计；利用该线圈设计对位置确定进行仿真，以形成仿真性能；将仿真响应与规范进行比较以提供比较；以及基于仿真性能和性能规范之间的比较来修改线圈设计，以获得更新的线圈设计。下文结合附图讨论这些和其他实施例。附图说明图1a和图1b示出用于确定目标的位置的线圈系统。图2a、图2b、图2c、图2d和图2e示出在整个线圈系统上扫描金属目标时的线圈的响应。图3a和图3b示出线圈系统中的印刷电路板上的接收线圈的配置。图3c示出由线圈系统中的发射线圈生成的电磁场的非均一性。图3d和图3e示出由线圈系统中的线圈测量的场的差异。图4a示出测试位置定位系统的准确性的测试设备的框图。图4b示出诸如图4a所示的测试设备。图4c示出利用图4b所示的测试设备来测试位置定位系统。耐磨传感器线圈，无锡东英电子有限公司。安徽传感器线圈介绍

    发射/接收电路102和接收线圈104之间的金属迹线的连接以及发射/接收电路102和发射线圈106之间的金属迹线的连接，其也对所生成的电磁场有贡献；金属目标124与安装有接收线圈104和发射线圈106的pcb之间的气隙(ag)；正弦定向线圈112和余弦定向线圈110之间的幅度偏差；来自正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的接收信号之间的失配；正弦定向线圈112和余弦定向线圈110中的不同的耦合效应。此外，金属目标124和pcb之间的气隙(ag)与位置确定的准确性之间存在很强的相关性。此外，在理想情况下，正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的拓扑是理想的三角函数，但是在实际设计中，这些线圈104不是理想的，并且具有若干个通孔，以允许通过使用pcb的两面将迹线互相盘绕在pcb上。图3a示出被定向在pcb(为清楚起见，图3a中未示出)上的正弦定向线圈112。pcb被定位为使得形成正弦定向线圈112的迹线被定位在pcb的顶侧和底侧。在本公开中，对pcb的顶侧或底侧的引用指示pcb的相对侧，并且关于pcb的定向没有其他含义。通常，位置定位系统被定位成使得pcb的顶侧面向金属目标124的表面。图3b示出pcb322的顶侧，在顶侧上形成用于形成发射线圈106、正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的顶侧迹线。安徽传感器线圈介绍传感器线圈效果，无锡东英电子有限公司。

    图2b示出金属目标124相对于正弦定向线圈112和余弦定向线圈110处于90°位置。如图2b所示，在正弦定向线圈112中，金属目标124完全覆盖环路116，并且使环路114和环路118未被覆盖。结果，vc＝1/2、vd＝0、以及ve＝1/2，因此vsin＝vc+vd+ve＝1。类似地，在余弦定向线圈110中，环路120的一半被覆盖，导致va＝-1/2，并且环路122的一半被覆盖，导致vb＝1/2。因此，由va+vb给出的vcos为0。类似地，图2c示出金属目标124相对于正弦定向线圈112和余弦定向线圈110处于180°位置。因此，正弦定向线圈112中的环路116和环路118的一半被金属目标124覆盖，而余弦定向环路110中的环路122被金属目标124覆盖。因此va＝-1、vb＝0、vc＝1/2、vd＝-1/2、以及ve＝0。结果，vsin＝0且vcos＝-1。图2d示出vcos和vsin相对于具有图2a、图2b和图2c中提供的线圈拓扑的金属目标124的角位置的曲线图。如图2d所示，可以通过处理vcos和vsin的值来确定角位置。如图所示，通过从定义的初始位置到定义的结束位置对目标进行扫描，将在的输出中生成图2d中所示的正弦(vsin)和余弦(vcos)电压。金属目标124相对于接收线圈104的角位置可以根据来自正弦定向线圈112的vsin和余弦定向线圈110的vcos的值来确定，如图2e所示。

    以确保仿真与物理测量的属性相匹配。无论目标是优化还是重新设计pcb上的旧线圈设计，或者无论目标是没计还是优化pcb上的新线圈设计，该过程都有助于优化线圈设计。可以根据算法720验证pcb上的现有线圈设计，并根据算法700进行潜在地改进该线圈设计。可以使用电子设计自动化(eda)或计算机辅助设计(cad)系统例如以gerber格式提取现有的线圈设计。在一些实施例中，可以以gerber格式执行算法700的步骤702或算法720的步骤722中的初始线圈设计的输入。步骤710中的输出设计也可以是gerber格式。gerber格式通常用在cad/cam系统中，以及用于表示印刷电路板设计的系统，并且可以从加利福尼亚州旧金山的ucamcousa获得。这样，可以从现有印刷电路板上提取现有设计，并在步骤722中将其提供给算法720以进行验证，或者在步骤702中将其提供给算法700。这样，如上所述，可以在步骤724中执行对现有设计的执行，并且在步骤728中测量实际性能。可以在步骤730中比较仿真的响应和测量到的响应，并且在步骤732中验证系统。如上所述，在步骤728中测量响应可以包括从起点到终点以恒定的气隙扫描金属目标。可以使用相同的pcb设计、相同的气隙和相同的目标运行仿真。被称为验证过程的这个过程。国产传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

    本发明的实施例包括：仿真步骤704，其仿真位置定位系统线圈设计的响应；以及，线圈设计调整算法712，其使用所仿真的响应来调整线圈设计以获得更好的准确性。如上所述，位置传感器遭受许多非理想性。首先，tx线圈所产生的磁场高度不均匀，并且由于这种不均匀性，目标和rx线圈之间的间隙允许许多磁通量无法正确地被目标屏蔽。另一个效果是，pcb底部上的rx线圈部分比pcb的顶部中的对应部分捕获更少的感应磁通量。后，允许与控制器芯片连接的rx线圈的出口也产生可感测的偏移误差。在线性和弧形传感器中，还存在在传感器的端部产生巨大的杂散场的强烈效应。这后的效应是线性和弧形设计中大多数误差的原因。如上所述，线圈设计的优化始于算法700的步骤704中的良好仿真。在迭代中，对算法700的步骤702中所输入的初始线圈设计执行仿真。根据一些实施例，仿真包括在意大利乌迪内大学开发的涡电流求解算法。具体地，仿真算法的示例使用在以下发表文章中介绍的边界积分方法(bim)：，“aboundaryintegralmethodforcomputingeddycurrents1nthinconductorsforarbitrarytopology(任意拓扑的薄导体中的涡电流计算的边界积分方法)”，ieee磁学学报(transactionsonmagnetics)，第41卷，第3期。空气传感器线圈，无锡东英电子有限公司。防爆传感器线圈定做

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    7203904，2015年，其提供非常快速的仿真(25个目标位置需要数十秒)。可以对此类算法进行调整，以仿真pcb上的迹线和感应传感器应用。具体地，仿真可以输入pcb迹线的几何形状、金属目标的几何形状、气隙、金属目标在由迹线形成的线圈上的平移/旋转、以及另外的固定导体，其例如可用于仿真pct或传感器附近的其他导体的接地层。仿真可以输出线圈上方的金属目标的一系列位置处来自线圈的仿真电压。在一些实施例中，在本申请中也可以使用有限元方法(fem)或类似方法。然而，在一些情况下，执行这些仿真可能需要大量的计算时间。可以预期，相对于上述bim方法，每个传感器目标位置的计算可能使用两个或更多个数量级的计算时间。此外，可能需要针对每个目标位置从头开始重建计算域的网格。而且，由于长而细的导体需要大量的网格元素来获得精确的解，因此这些技术的准确性可能受限。这些计算也可能受到存储器和计算时间资源的限制。图10a示出算法700的仿真步骤704的示例。实际上，如图7a的示例中所示的算法700基本上补偿了上述的非理想性，并因此产生与提供精确的位置定位系统的问题的物理学相容的佳的可能的解。为此，开发了位置定位系统的一种真实高效的数值模型。安徽传感器线圈介绍