重庆传感器线圈原理

    相关申请的交叉引用本申请要求发明人为qama和specogna、标题为“sensorcoiloptimization(传感器线圈优化)”的在2018年6月29日提交的美国专利申请，这些申请中的每个申请通过引用整体并入本文。本发明的实施例涉及位置传感器，更具体地涉及位置传感器中的传感器线圈的优化。背景技术：位置传感器在各种设置中被用于测量一个组件相对于另一个组件的位置。感应式位置传感器可被用于汽车、工业和消费者应用中，以用于旋转和线性运动感测。在许多感应定位感测系统中，发射线圈被用于在一组线圈上方滑动或旋转的金属目标中感应出涡电流。接收线圈接收由涡电流和发射线圈生成的磁场，并将信号提供给处理器。处理器使用来自线圈的信号来确定金属目标在这组线圈上方的位置。处理器、发射器线圈和线圈都可以被形成在印刷电路板(pcb)上。然而，这些系统由于许多原因而显示出不准确性。例如，由发射器生成的电磁场以及在金属目标中生成的合成场可能是不均匀的，导线迹线与发射线圈的连接以及接收线圈的布置可能导致进一步的不均匀。被安装在pcb上的线圈和金属目标之间的气隙(ag)可能是不均匀的。此外，由线圈生成的信号的幅度可能具有偏差(offset)。多个线圈之间可能存在失配。比例传感器线圈芯，无锡东英电子有限公司。重庆传感器线圈原理

    电感线圈的敏感性要通过使用单独的前置放大线圈获得。当然，对于弱的磁场，使用者也可以通过增加音量来弥补。但是这样不太方便，尤其是需要经常切换麦克风挡和电感挡时。此外，这需要助听器有足够的音量保留，同时在获得足够的增益时不会引起啸叫。在电感位置，如果增益太大，也会引起啸叫。就像声波从授话器漏回麦克风会引起反馈一样，磁场引起的啸叫也是从授话器漏回到电感线圈引起的。(三)感应线圈回路的频率响应助听器通过麦克风接收到的频率响应与通过感应线圈得到的频率响应之间存在着匹配的问题。助听器的响度通常都通过仔细的调整，以适合佩戴者、假没助听器在声音输入是70dBSPL时和磁场强度是100mA/m时的输出功率是一样的话，助听器佩戴者就可以方便地从麦克风挡切换到电感挡，而无需改变音量。然而感应线圈回路和助听器电感系统的频响有时仍不能令人满意。但回路响应和助听器电感响应结合时产生的声音，不能与原来的声音响应区别太大。只有一个例外，即500Hz以下频率声音的减弱，在某些情况下对某些人可能是有利的，因为这个频率范围是磁场干扰容易发生的。但这也是对重度听力损失的人很重要的频率范围。好在多记忆助听器可以分开调整麦克风和电感的响应。管道传感器线圈****高温传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

    以确定对在被安装在位置定位系统410中的接收线圈上方的金属目标408的扫描。这样，处理单元422可以将由控制器402确定的金属目标408的测量位置与由定位器404提供的确定位置进行比较，以评估位置定位系统410的准确性。在一些实施例中，控制器402可以与处理单元422组合，其执行以下所有任务：确定来自定位器404的金属目标408的实际位置、以及来自位置定位系统410上的线圈的金属目标408的测量位置；以及，确定来自位置定位系统410的测量位置的准确性。如在图4a中进一步示出的，控制器402可以包括处理器412(其可以是处理器422中的处理器)，处理器412驱动发射线圈并从接收线圈接收信号以及处理来自接收线圈的数据以便确定金属目标508相对于接收线圈的位置。处理器412可以通过接口424与诸如处理单元422之类的设备通信。此外，处理器412通过驱动器404驱动诸如发射线圈106之类的发射线圈。驱动器404可以包括诸如数模转换器和放大器之类的电路，以向诸如发射线圈106之类的发射线圈提供电流。另外，处理器412可以从诸如线圈110和线圈112之类的接收线圈接收接收信号vsin和vcos。来自接收线圈的信号vsin和信号vcos被接收到缓冲器416和缓冲器418中。

    如果导线通过的电流是固定不变的，即直流电流，则产生的磁场也是恒定的。而当一个闭合回路中的电流发生变化时，随着电流的变化，电流产生的磁场也在变化。如果导线通过语音电流，则产生的磁场也随语音的变化而变化。这种变化的磁场将在它附近的其他回路中产生感应电流。如果把一个线圈回路放置在磁场中，磁力线通过线圈回路时，线圈回路有电流产生。如磁场是由语音信号所产生，那么在此磁场中线圈感应的电流则是语音电流。电场转变磁场，磁场转变电场的过程，是电磁感应基本原理的实际应用。由此我们知道，磁感应线圈助听系统信号发送与接收的过程是，将放大的音频信号电流，通过长直导线形成随音频变化的交变磁场，由接收耳机中的线圈感应出微弱音频电流，经放大后，耳机又将其恢复成语音信号。来自录音机、收音机、电视机或教师的声音经麦克风、放大器、调频部件以交流电的形式直接传递到线圈内，电流在线圈周围产生了一个电磁场，这种带有声音信号的电磁波可以在空间传播并为助听器上的拾音线圈(telecoil)所接收。在拾音线圈里电磁波又转换为音频电流，电流再经过助听器的放大处理，还原成声音信号。防爆传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

    缓冲器416和缓冲器418可以包括诸如滤波器和放大器以及模数转换器(用于向处理器412提供数字数据)之类的电路。处理器412可以如上所述地计算位置，以提供金属目标408相对于位置定位系统410上的接收线圈的位置数据。图4b示出定位系统400的示例，定位器404被耦合到底座406，并且可以包括四个步进电机，这些步进电机提供目标的4轴运动，即x、v、z以及绕z轴的旋转。这样，如图4b所示的系统400能够沿包括z方向在内的所有可能方向扫描位置定位器系统410中的接收二器线圈上方的金属目标408，以产生不同的气隙。如前所述，气隙是金属目标408与放置位置定位系统410的发射线圈和接收线圈的pcb之间的距离。这样的系统可以用于位置定位器系统410的校准、线性化和分析。图4c示出在具有发射线圈106和接收线圈104的旋转位置定位器系统410上方的金属目标408的扫描。如图4c所示，金属目标408在线圈104上方从0°扫描到θ°。图4d示出当如图4c所示地扫描金属目标408时从线圈104测量的电压vsin和电压vcos与仿真的结果的比较的示例。在图4d的特定示例中，金属目标408在50个位置被扫描。十字表示样本电压，实线表示由电磁场求解程序cdice-bim所仿真的值。**传感器线圈，无锡东英电子有限公司。重庆传感器线圈原理

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    图4d示出利用图4b所示的测试设备测量的来自位置定位系统中的接收线圈的接收电压。图5示出测量到的响应和仿真响应。图6示出根据本发明的实施例优化的示例线圈设计的测量到的响应与仿真响应之间的误差。图7a和图7b示出根据本发明的一些实施例的用于优化位置定位传感器的线圈设计的算法。图7c示出操作图7a所示的算法的系统的输入屏幕快照。图8a和图8b示出根据本发明的一些实施例的线圈设计。图9a、图9b和图9c示出根据本发明的一些实施例的另一个示例线圈设计。图9d和图9e示出根据一些实施例的线圈设计的性能特性。图10a示出根据一些实施例的仿真算法。图10b和图10c示出在导线周围生成的场和在矩形迹线周围生成的场。图10d和图10e示出通过将矩形迹线视为一维导线、多导线或3d块状件(brick)而生成的误差。图10f示出在线圈上方的金属目标中的涡电流的仿真。图11示出根据一些实施例的用于调整线圈设计的算法。图12示出根据一些实施例的用于调整线圈设计的算法的另一个实施例。图13示出优化无阱(well)设计。图14示出经优化的有阱设计。下文进一步讨论本发明的实施例的这些和其他方面。具体实施方式在下文的描述中，阐述了描述本发明的一些实施例的具体细节。然而。重庆传感器线圈原理