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单对磁极磁编码器新型磁体结构和信号处理的研究

作　者: 曹春琴
导　师: 曾一凡
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 磁电式编码器单对磁极磁场分析 TDS2812 误差分析
分类号: TN762
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

传感器技术是现代信息技术的关键组成部分。传感器能够感知、采集、转换、传输和处理各种信号,是系统感知、获取与检测信息的窗口。作为传感器大家族中的一个重要分支,磁传感器在检测系统中有着重要作用,通过磁场的无接触特性,对非电量进行测量,而且磁编码器容易实现磁阻元件的精确组合,体积小、不受水汽、粉尘等影响,相对于光电式编码器其响应速度快,结构简单,但分辨率和精度较低影响了其发展和应用。针对单对磁极磁编码器本文进行了改进设计,研究了对于转动物体的位置、角速度进行高精度测量并实现角度实时输出与显示的传感器。为提高原始电压信号的质量,本文在信号获取部分,采用了两片完全相同的霍尔元件和径向充磁的圆柱状永磁体以得到两路正交的正余弦信号,对编码器信号发生结构周围的磁场分布进行了理论推导和有限元ANSYS分析,进一步结合实验论证并确定了信号获取方案。在编码器的信号处理方面,本文选择了高性能的信号处理芯片TDS2812EVMB并采用基于线性运算的的信号处理算法对两路信号进行相应的运算,提高了原始信号的线性度,降低了芯片的运算量。而由于TDS2812EVMB的应用,不仅简化了信号处理硬件部分的外围电路以满足磁编码器小型化的设计要求,且实现了编码器高速的运算和实时的角度输出显示,提高了编码器的精度和可靠性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-12
  1.2 国内外文献综述  12-14
  1.3 课题研究内容  14-15
第二章编码器的种类及原理  15-20
  2.1 编码器的种类及应用  15
  2.2 几种编码器的简介  15-19
    2.2.1 光电式编码器  15-16
    2.2.2 磁阻编码器  16-17
    2.2.3 磁电式编码器  17
    2.2.4 增量式编码器  17-18
    2.2.5 绝对式编码器  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章磁编码器设计方案的选择与论证  20-28
  3.1 编码器信号发生方案的分析  20-23
    3.1.1 霍尔效应  20-21
    3.1.2 信号获取方案的确定  21-23
  3.2 编码器信号处理算法的选择  23-25
    3.2.1 基于求反正切的信号处理算法  23-24
    3.2.2 基于正弦值查表的信号处理算法  24-25
    3.2.3 基于线性运算的信号处理算法  25
  3.3 编码器整体结构方案的设计  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第四章磁编码器信号发生部分磁场分析和结构设计  28-41
  4.1 编码器信号发生部分的组成  28-32
    4.1.1 单对磁极永磁体  29
    4.1.2 磁敏元件  29-32
  4.2 编码器信号发生部分的分析  32-40
    4.2.1 理论分析  32-34
    4.2.2 有限元分析  34-40
  4.3 实验模型论证  40
  4.4 本章小结  40-41
第五章基于DSP编码器的信号处理实现  41-56
  5.1 TDS2812芯片简介  41
  5.2 系统的开发平台  41-43
    5.2.1 集成CCS开发环境  41-42
    5.2.2 应用软件开发流程  42-43
  5.3 TDS2812在编码器信号处理中的应用  43-55
    5.3.1 外部信号采集电路  43
    5.3.2 外部信号调整电路  43-44
    5.3.3 A/D转换的实现  44-50
    5.3.4 信号的运算和处理  50-54
    5.3.5 数据的插值处理  54-55
    5.3.6 角度的实时输出和显示  55
  5.4 本章小结  55-56
第六章磁电式编码器的误差分析  56-58
  6.1 试验研究具备的条件  56
  6.2 信号处理的误差分析  56-57
  6.3 本章小结  57-58
第七章结论  58-59
参考文献  59-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

单对磁极磁编码器新型磁体结构和信号处理的研究

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