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德PILZ皮爾茲組合式磁電編碼器的研制
磁電編碼器作為一種角位移傳感器，主要由永磁體和磁敏元件組成，具有機構簡單、耐高溫、抗油污、抗沖擊和體積小等優點，近年來在工業控制、機械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達、通訊、軍工等眾多領域的應用不斷增加。

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隨著控制技術與伺服技術的不斷發展，不僅對角位移傳感器的各項反饋參數要求不斷提高，同時對角位移傳感器的自身物理性質也提出來了嚴格的要求，角位移傳感器正在逐漸從低精度、低分辨率走向高精度、高分辨率，同時也正在向著高速度、高響應、高可靠、低成本、微型化、系列化、智能化的方向發展。正是基于上述角位移傳感器發展方向的基礎上，對磁電編碼器做了一些具有學術和實際應用價值的研究工作。從現有單對極磁電編碼器的結構、工作原理、解算算法等方面入手，提出了一種新型結構的組合式磁電編碼器，該編碼器是由一個單對極磁電編碼器和一個多對極磁電編碼器組合而成，該結構的磁電編碼器能夠實現式角位移檢測。通過磁電編碼器的信號發生原理，確定了組合式磁電編碼器的機械結構，并對組合式磁電編碼器進行了磁場的有限元分析；其中為了防止單對極和多對極兩個磁場發生耦合，采用了磁場屏蔽的手段，并通過仿真分析確定兩磁場具有較低的耦合度；另一方面，為了使得組合式磁電編碼器適應結構靈活、易于系列化等要求，提出了采用單對極軟磁體導磁的原理，并進行了一定的仿真分析。通過分析現有磁電編碼器基礎算法，建立了適合組合式結構的磁電編碼器的算法系統，其中核心算法是組合式磁電編碼器的區間判斷矯正算法，該算法適合任意極對數的組合式磁電編碼器；為了適應編碼器工作環境溫度的變化，組合式磁電編碼器算法系統中引用了溫度漂移自適應補償算法；同時為了滿足高速、高響應的要求提出了磁電編碼器雙中斷指數平滑預測法。還分析了導致磁電編碼器回程誤差的主要來源，引用了Jiles-Atherton磁滯數學模型，對由磁滯效應導致的回程誤差進行了數值化分析，同時還分析了由校準系統、系統延時等因素導致的誤差。zui后針對所設計的組合式磁電編碼器進行了檢測實驗，分別檢測了不同極對數的組合式磁電編碼器的精度、分辨率、回程誤差，實驗結果良好，滿足使用要求；其中44對極組合式磁電編碼器的靜態分辨率可達±0.6′，單向旋轉精度zui高可達±2.5′，往復旋轉精度zui高可達±6′，回程誤差小于±6′；其中8對極組合式磁電編碼器的靜態分辨率可達±1.5′，單向旋轉精度zui高可達±7′，往復旋轉精度zui高可達±7′，回程誤差小于±0.8′。

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