MagAlpha 角度傳感器的線性標(biāo)準(zhǔn)

使用 MagAlpha 的側(cè)形結(jié)構(gòu)時(shí), 用戶需要考慮幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)才能達(dá)到高度線性輸出。 MagAlpha 角度傳感器有一個(gè)內(nèi)置線性選項(xiàng)( 稱為“ BCT ”) , 來處理如下事實(shí), 即傳感器所看到的磁場的2個(gè)正方形組件隨著磁鐵的發(fā)生革命而具有不同的振幅。 然而, 事實(shí)證明, 傳感器或磁性位置的某些不完善之處, 或磁性被磁化的方式, 可能產(chǎn)生無法通過 BCT 調(diào)整來彌補(bǔ)的錯(cuò)誤。 本說明描述了哪些特征需要觀察, 以及人們能夠期望知道哪些不完善之處的線性。 它可以幫助指定機(jī)械和磁性容度 。

1.1 理想情況

磁場,由一個(gè)帶統(tǒng)一磁化的有限圓形圓形圓軌圓形圓柱體產(chǎn)生的磁場(見圖1)以磁鐵為中心是角度的正弦函數(shù)。

對于限定高度環(huán),Br和Bt的振幅一般不相同:Br和Bt的分析表達(dá)式,例如,這里可以找到(Caciagli等人,《磁力學(xué)和磁材料雜志》456(2018)423-432))。不同的振幅導(dǎo)致非線性傳感器輸出(所謂的“電子”錯(cuò)誤)。錯(cuò)誤曲線基本上有一個(gè)第二調(diào)(它使兩個(gè)正弦作一個(gè)完全旋轉(zhuǎn))。通過改變輻射和正切靈敏度之間的比例,可以很容易地糾正這一錯(cuò)誤。在MagAlpha,這個(gè)比率受參數(shù)“BCT”的控制。關(guān)于BCT調(diào)整的更多細(xì)節(jié)可以在任何MagAlpha數(shù)據(jù)表中找到。

以側(cè)括號表示,我們指傳感器遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的任何配置。三種側(cè)括號配置顯示于圖3 圖3.

1.2 實(shí)際情況

在實(shí)際系統(tǒng)中,有些不完善之處產(chǎn)生非線性,不能通過任何BCT調(diào)整加以補(bǔ)償:

定位不完善:由于系統(tǒng)機(jī)械容度造成的非理想磁鐵和傳感器位置

磁性不完善:磁性磁性的非理想磁化

如果所產(chǎn)生的誤差曲線的順序不同于第二調(diào)和, BCT 設(shè)置顯然不能補(bǔ)償錯(cuò)誤。即使錯(cuò)誤是第二調(diào),如果階段不同于由 K 比率與 1 的差錯(cuò)曲線,則錯(cuò)誤不能通過 BCT 設(shè)置來補(bǔ)償。即使錯(cuò)誤可以通過 BCT 調(diào)整來補(bǔ)償,但這一錯(cuò)誤通常與磁鐵不完全相同,因此需要在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行個(gè)別校準(zhǔn)。

2 Positional imperfections

2.1 傳感器圍繞軸軸旋轉(zhuǎn)

Figure 4 Imperfect sensor orientation: $theta$ is the rotation angle around the sensor normal axis

假設(shè)傳感器完全對齊,而 BCT 參數(shù)完全設(shè)定來補(bǔ)償磁場比例 k。 如果傳感器沿著其正常方向旋轉(zhuǎn),輸出成為非線性 :

當(dāng) $ alpha$ 是軸角時(shí), 這意味著錯(cuò)誤較大, K 比例更大。 請注意, 如果弧和正切成分都等于( k = 1) , 輸出只被角值 $theta$ 抵消, 并且保持完全線性 。

與字段橢圓錯(cuò)誤一樣,傳感器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的錯(cuò)誤主要有第二個(gè)調(diào)和元件。然而,與橢圓錯(cuò)誤相比,這個(gè)錯(cuò)誤被移動(dòng)了45度。這意味著這個(gè)錯(cuò)誤不能通過 BCT 裁剪來補(bǔ)償。因?yàn)锽CT 參數(shù)在敏感度與 x 字段之比與 y 字段之比上運(yùn)行,如果傳感器旋轉(zhuǎn),傳感器的x 和 y 組件與磁輻射和相近部件不匹配。

注意:以上公式對任何配置都有效:側(cè)環(huán)、正環(huán)或頂環(huán)。

2.2 磁網(wǎng)偏心度

磁網(wǎng)偏心率產(chǎn)生第一個(gè)振幅的調(diào)差誤差(以 deg) $ frac {2e} r frac {180} pi$, 其中美元是偏心率(圖5)。這個(gè)表達(dá)式在 2D 中是準(zhǔn)確的。對于一個(gè)有限的磁性高度,還有一個(gè)小的第三個(gè)調(diào)音元件。

$frac {2e} rfrac {180} pi$ 振幅對于邊環(huán)有效。 它可以用來粗略地了解正弦或頂環(huán)配置中的錯(cuò)誤, 但在頂環(huán)中, 效果更大, 因?yàn)槠脑谝淮胃锩陂g, 以美元計(jì)的比率會(huì)有很大的變異 。

2.3 輻射或軸遷離

假設(shè) BCT 為特定傳感器位置設(shè)置的完美。 如果位移將美元比修改為 $ Delta k$, 則導(dǎo)致的錯(cuò)誤是第二曲調(diào)曲線 :

對于大梯度(K美元)沿線的流離失所情況,這一錯(cuò)誤尤其嚴(yán)重。圖6 圖6

圖6 圖6 Lines of equal $k$ values for a typical magnet ring. large $k$ gradients are shown by red arrows

因此,關(guān)鍵的感官遷移是:

用于頂環(huán)的輻射遷移

以軸為正折疊流

側(cè)環(huán)配置受影響程度較小。圖7

這些不完善現(xiàn)象發(fā)生在制造過程中,特別是在磁化步驟期間。

3.1 由于去磁化場造成的非統(tǒng)一性

這種扭曲一般適用于所有磁環(huán)。 較窄的墻壁( 即接近輸出直徑的內(nèi)直徑) 更嚴(yán)重。 從質(zhì)量上來說, 磁化矢量不是平行的,而是隨環(huán)的彎曲而變化。 見 。圖8

要在最后狀態(tài)中被磁磁化,環(huán)將浸入一個(gè)沿直徑方向的堅(jiān)固的球體中。對于這一步驟來說,重要的是當(dāng)?shù)夭牧狭Ｗ铀惺艿降目偞艌?。通常稱為H的球場是應(yīng)用場(圓柱的距離)和“磁化場”的總和,即圓柱本身的相鄰粒子所生產(chǎn)的場。結(jié)果發(fā)現(xiàn),對于一個(gè)封閉的高氣瓶來說,H是統(tǒng)一的。因此,所有磁場都朝著同一方向發(fā)展。統(tǒng)一的圓柱形在外圓軌道上產(chǎn)生完全正弦的正弦線、正流和軸形田。對于環(huán)形(圓柱形圓柱)來說,這種行為并不正確:H球會(huì)像在外圓軌道上一樣變化。圖9 圖9。這不是磁鐵的默認(rèn)值,而是磁鐵形狀的結(jié)果。

圖9 圖9 Total field H inside a ring, resulting from the application of a uniform field $H_{ext}$

一般而言,這種效果一般使半線(或軸)場的三角(或軸)場更加三角,而相偏近場的“方形”則更“方形”。圖10

Figure 10 Third harmonic distortion of the radial and tangential field components

它采取第三次口音扭曲的形式:

美元是扭曲比率(我們假定兩者的扭曲比率相同)。 如果美元小,則造成錯(cuò)誤:

它基本上意味著一個(gè)錯(cuò)誤,其二調(diào)幅為$D2 -$ 和$4th} 調(diào)幅為$frac {D%2} 2$。原則上,第二個(gè)調(diào)幅誤差與橢圓誤差具有相同的階段,因此可以通過 BCT 裁剪來補(bǔ)償。

3.2 由于應(yīng)用領(lǐng)域不完善造成不統(tǒng)一

差異錯(cuò)誤可能源于磁化裝置內(nèi)塊的不完善定位( 或按鍵時(shí)的厭異磁體 ) 。 由于它的有限大小, H 字段線并不完全平行。 如果部件偏向外, 野外線的曲度是不對稱的, 導(dǎo)致第一個(gè)調(diào)和錯(cuò)誤 。 這影響到在任何側(cè)形形狀配置中的傳感器讀取 。

衡量這種不對稱的一種方法就是記錄半轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)與另一轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)之間的半轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)領(lǐng)域,并尋找不對稱之處。圖12由此產(chǎn)生的傳感器錯(cuò)誤是振幅 $ beeta$ 的第一個(gè)調(diào)音錯(cuò)誤。

3.3 磁力傾斜

商業(yè)磁環(huán)或圓柱的磁化通常不嚴(yán)格地說是平面的(即旋轉(zhuǎn)軸的垂直),相反,磁化矢量在軸向上可傾斜幾度(每平米5度是常見的容度)。圖13

磁化可被視為理想磁場與純軸心擾動(dòng)場的疊加,見圖14。在側(cè)環(huán)配置中,“軸磁”產(chǎn)生的磁場與死亡平面是垂直的,即沒有測量。(圖14)因此,磁化傾斜不影響側(cè)環(huán)傳感器的讀取。對正弦或頂環(huán)配置則不如此。

我們可以大致估計(jì)傾斜對正方形配置的影響。 軸環(huán)在傳感器位置上創(chuàng)造了一個(gè)恒定場, 不論軸角如何。 最壞的錯(cuò)誤發(fā)生在理想磁鐵場在傳感器位置上純粹相近時(shí): 在這種情況下, 寄生蟲場與理想場是垂直的 :

在傳感器接近磁力中高度且磁力高度小于磁力高度的限度內(nèi),這一誤差可以由以下方式大致推算:

磁力傾斜就是一百萬美元的美元。

從圖14可以看出,從質(zhì)量上看,一個(gè)大得多的錯(cuò)誤將影響上環(huán)配置。

審核編輯：彭菁