图10f示出正在算法704中进行仿真的位置定位系统设计中的线圈1028和线圈1026上方的金属目标1204的定位。为了讨论的目的,图10f示出图8a和图8b所示的线圈设计800的示例,其中线圈1028和线圈1026分别与线圈804和线圈806的迹线的一维近似相对应。为了简化图示,在图10f中未示出发射线圈802,但是发射线圈802的迹线也通过一维导线迹线近似。在仿真了来自位置定位系统800的目标线圈802的电磁场之后,然后在图10a所示的算法704的示例的步骤1008中,仿真金属目标1024的涡电流,并且确定从那些涡电流产生的电磁场。在一些实施例中,金属目标1024中的感应涡电流是通过原始边界积分公式来计算的。金属目标1024通常可以被建模为薄金属片。通常,金属目标1024很薄,为35μm至70μm,而横向尺寸通常以毫米进行测量。如上文关于导线迹线所讨论的,当导体具有小于在特定工作频率下磁场的穿透深度的大约两倍的厚度时,感应电流密度在整个层厚度上基本上是均匀的。因此,可以将金属目标1024的细导体建模为感应涡电流与该表面相切的表面。如果不是这种情况,则可以使用类似于以下中提供的计算上代价更高的体积积分公式或有限元建模来对目标进行建模:bettini,m.、passarotto,艮、specogna。塑封传感器线圈,无锡东英电子有限公司。河南传感器线圈效果

并且相对于余弦接收线圈定义正弦接收线圈。为了说明的目的,图13示出对关于图12所描述的正弦接收线圈的修改。接收线圈(rx)设计可以用双环路迭代来定义。初,在步骤1206中,正弦形状的rx线圈1316(结合参考系1314)沿x方向对称地部分延伸(如迹线1310所示),以补偿由于目标非理想性引起的磁通泄漏。利用所施加的线圈延伸,在步骤1208中,使用作用在线圈1316所有点上的适当的位移函数,使正弦形线圈1316沿y方向变形,如迹线1312。给定这些设置,在步骤1210中,算法计算通孔的位置。根据在步骤1202中指定的信息并且为了消除先前提到的信号失配,而建立通孔位置1308。每当一个线圈中的通孔比另一个线圈中的通孔多或通孔以不平衡方式定位(即,不对称)时,就会出现电压失配。所导致的电压失配是当目标移动时正弦信号相对于余弦信号的较大峰峰值幅度(反之亦然)。为了实现减少电压失配的目标,通孔的设计方式是使sin(1316)rx线圈和cos(1318)rx线圈在pcb底部中的部分的长度相同。此外,通孔相对于设计的对称中心是对称的。在步骤1212中,定义正弦接收线圈迹线和余弦接收线圈迹线。在一些实施例中,使用一维模型来定义迹线。在步骤1214中,算法712计算不具有目标时的偏差。山西传感器线圈定做管道传感器线圈,无锡东英电子有限公司。

如图3a所示,线圈112由pcb322的顶侧上的迹线302和pcb322的底侧上的迹线304形成。迹线302和迹线304通过穿过pcb322而形成的通孔306电接合。如图3a所示,通孔306、顶侧迹线302和底侧迹线304被布置为允许形成余弦定向线圈112。例如,部分310和部分312允许线圈112交叉以形成环路114、环路116和环路118,同时在相交处将迹线分离。如进一步示出的,部分314、部分316、部分318和部分320允许余弦定向线圈112覆盖在pcb上。然而,通孔306和pcb322的相对的两侧上的迹线302和迹线304的存在降低了由线圈104检测到的信号的有效幅度。有效地,通孔306在发射线圈106和信号线圈104之间形成间隙距离,这本身对位置定位系统的准确性有很大的影响。这还与以下相结合:由于在pcb322的顶侧和底侧上都形成了信号线圈104的迹线,而导致的金属目标124和pcb322上的信号线圈104之间的有效气隙的增加。图3b示出另一个关于对称性的问题,其中,发射线圈106与接收线圈104是不对称的。在图3b所示的情况下,接收线圈104不以发射线圈106为中心,并且形成与接收线圈104和发射线圈106的连接的迹线也不对称。图3c示出由发射线圈106生成的磁场强度的不均匀性。如图3c所示。
根据这些场,仿真当前线圈设计的接收线圈的响应。根据接收线圈响应,将根据接收线圈响应计算出的金属目标的位置与仿真过程中设定的金属目标的位置进行比较。在步骤706中,将仿真的位置与金属目标的设定位置进行比较。在步骤708中,如果满足规范,则算法700进行到步骤710,在步骤710处输出终的优化线圈设计。在步骤708中,如果不满足规范,则算法700进行到步骤712。在步骤712中,根据来自步骤704的仿真结果和步骤706中的比较来调整pcb上的线圈的设计,以提高终设计的线圈设计的准确性。在一些实施例中,发射器线圈设计保持固定,作为步骤702中的输入,并且调整线圈设计和布局以提高准确性。在一些实施例中,还可以调整发射器线圈以提高准确性。图7a中所示的算法700得到线圈设计,该线圈设计用于印刷在具有在步骤702中出现的规范输入期间所指定的仿真准确性的印刷电路板上。图7b示出用于验证线圈设计的算法720,该线圈设计可以是由图7a中的算法700产生的线圈设计。如图7b所示,在步骤722中输入线圈设计。线圈设计可以是较旧的传统设计,可以是新设计,或者可以是由如图7a所示的算法700产生的。在步骤724,对线圈设计执行仿真。在线圈设计输入是由算法700产生的一些情况下。外壳传感器线圈,无锡东英电子有限公司。

位置定位器系统410的准确度可以被定义为在金属目标408从初始位置扫描到结束位置期间的位置的测量与该扫描的预期理想曲线之间的差。该结果以相对于全标度的百分比表示,如图5所示。在图5中,pos0是来自位置定位系统410的测量值,并且输出拟合是理想曲线。pos0是从控制器402的寄存器测量的值,而fs是全标度的值。例如,对于16比特寄存器,fs为2e16-1=65535。图6示出通过上式确定的用fnl%fs表示的误差。目标是以尽可能佳的准确性(例如,%fs或更小)产生位置感测。如果使用试错法设计pcb上的线圈设计,则可获得的佳准确性为%fs-3%fs。在pcb上形成的传感器中,有两个线圈和一个发射器线圈。测量位置的准确性与线圈设计极为相关。pcb上的试错线圈设计已经经验性地尝试解决这些问题。然而,这种简化但不准确的方法只能考虑有限的问题。所有这些过程都无法得到成功的设计,这是因为整个系统(线圈-目标-迹线)要比容易解决的更复杂,并且,如果所得到的线圈设计将满足期望的准确性规范,则佳解决方案必须考虑更大量的参数。图7a示出根据本发明的一些实施例的用于提供准确的位置定位系统的印刷电路板上的线圈设计的算法700。空气传感器线圈,无锡东英电子有限公司。直销传感器线圈工作原理
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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。河南传感器线圈效果