耐磨传感器线圈

    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。管道传感器线圈，无锡东英电子有限公司。耐磨传感器线圈

    可以使用元启发式全局搜索技术，例如遗传算法或粒子群算法。在一些实施例中，可以在步骤1104和步骤1106中使用确定性算法，例如内部点方法，或信任区域算法。具体地，由于用于接收线圈804和接收线圈806的初始设计可以是标准的正弦和余弦轮廓，并且所得到的优化设计可能导致对初始设计的小的扰动，因此期望可以使用局部搜索方法来充分地查找导致佳设计的全局小值。优化理论的基础可以在例如以下中找到：，engineeringoptimization：theoryandpractice(工程优化：理论与实践)，johnwiley&sons，2009年。图12示出算法712的另一个实施例。在步骤1202中提供的输入与针对图11的步骤1102所讨论的输入相同。在步骤1204中，自动生成提供大的对称性并减小所需的空间的发射线圈(tx)。在图13中示出可以得到的示例发射线圈，其中根据在迹线到迹线的距离和通孔尺寸(焊盘半径)方面的pcb规范来计算迹线偏离1304。此外，通过交替的通孔定位1302可以减小空间。在图12所示的算法712的实施例中，该算法调整正弦接收线圈，并且相对于经修改的正弦接收线圈来定义余弦接收线圈。本领域技术人员将认识到，代替修改正弦接收线圈，可以替代地修改余弦接收线圈。国产传感器线圈用途外壳传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

    以确保仿真与物理测量的属性相匹配。无论目标是优化还是重新设计pcb上的旧线圈设计，或者无论目标是没计还是优化pcb上的新线圈设计，该过程都有助于优化线圈设计。可以根据算法720验证pcb上的现有线圈设计，并根据算法700进行潜在地改进该线圈设计。可以使用电子设计自动化(eda)或计算机辅助设计(cad)系统例如以gerber格式提取现有的线圈设计。在一些实施例中，可以以gerber格式执行算法700的步骤702或算法720的步骤722中的初始线圈设计的输入。步骤710中的输出设计也可以是gerber格式。gerber格式通常用在cad/cam系统中，以及用于表示印刷电路板设计的系统，并且可以从加利福尼亚州旧金山的ucamcousa获得。这样，可以从现有印刷电路板上提取现有设计，并在步骤722中将其提供给算法720以进行验证，或者在步骤702中将其提供给算法700。这样，如上所述，可以在步骤724中执行对现有设计的执行，并且在步骤728中测量实际性能。可以在步骤730中比较仿真的响应和测量到的响应，并且在步骤732中验证系统。如上所述，在步骤728中测量响应可以包括从起点到终点以恒定的气隙扫描金属目标。可以使用相同的pcb设计、相同的气隙和相同的目标运行仿真。被称为验证过程的这个过程。

    发射/接收电路102和接收线圈104之间的金属迹线的连接以及发射/接收电路102和发射线圈106之间的金属迹线的连接，其也对所生成的电磁场有贡献；金属目标124与安装有接收线圈104和发射线圈106的pcb之间的气隙(ag)；正弦定向线圈112和余弦定向线圈110之间的幅度偏差；来自正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的接收信号之间的失配；正弦定向线圈112和余弦定向线圈110中的不同的耦合效应。此外，金属目标124和pcb之间的气隙(ag)与位置确定的准确性之间存在很强的相关性。此外，在理想情况下，正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的拓扑是理想的三角函数，但是在实际设计中，这些线圈104不是理想的，并且具有若干个通孔，以允许通过使用pcb的两面将迹线互相盘绕在pcb上。图3a示出被定向在pcb(为清楚起见，图3a中未示出)上的正弦定向线圈112。pcb被定位为使得形成正弦定向线圈112的迹线被定位在pcb的顶侧和底侧。在本公开中，对pcb的顶侧或底侧的引用指示pcb的相对侧，并且关于pcb的定向没有其他含义。通常，位置定位系统被定位成使得pcb的顶侧面向金属目标124的表面。图3b示出pcb322的顶侧，在顶侧上形成用于形成发射线圈106、正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的顶侧迹线。常开传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

    区别在距离迹线小于约1mm的场中。图10d示出导线1020的一维模型与基准矩形迹线1022在距迹线中心1mm的距离处的差异。单个矩形迹线1022的表示可以通过单导线配置和多导线配置两者来实现。可以看出，该场与一维模型略有偏离。从图10d可以看出，误差不可忽略，但在两种情况下，即使在1mm处，误差也只有很小的分数1％。由于接收线圈的大多数点相对于发射线圈的距离远大于1mm，因此1维导线模型在大多数应用中可能就足够了。也可以用三维块状元素来表示发射线圈，其中假定电流密度是均匀的。图10e示出这种近似。如图10e所示，这以适度的附加计算为代价将由发射线圈产生的磁场的建模误差减小了一个数量级。因此，在步骤1006和步骤1010中，可以将迹线建模为一维迹线。因此，通过使用1维导线模型可以预先计算由发射线圈产生的源磁场。在一些实施例中，可以使用基于3d块状件元素的更高级的模型，如上所述，该模型可以产生大致相同的结果。这些模型可以使用有限元矩阵形式的计算，然而，此类模型可能需要许多元素，并且需要增加计算。如上文所讨论的，类似于fem的模型可能使用太多的元素(1亿多个网格元素)来达到所提出的一维模型的准确性。工程传感器线圈，无锡东英电子有限公司。国产传感器线圈用途

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    对于理解仿真是否正确执行以及仿真是否反映设计中存在的所有非理想性是非常重要的。一旦验证了正确仿真pcb上发线圈的能力，便可以将现有设计输入到算法700的步骤702，并以提高得到的位置定位系统的准确性(例如，偏差和非线性)的方式进行修改。该方法可以在图7a的步骤704、步骤706、步骤708和步骤712所示的迭代算法中自动完成，并且在步骤704中使用仿真代码和在步骤712中使用线圈设计代码以收敛于优设计。然后可以在eda工具的帮助下，将在步骤710中输出的经改进的设计线圈印刷在pcb上。可以以与实现现有设计非常相同的方式来实现全新的设计。具体地，可以将新设计输入到算法700的步骤702，并且可以执行算法700以优化线圈设计。然后可以将在算法700的步骤710中输出的经优化的线圈设计输入到算法720，并且可以实际产生该设计以进行测试。如上所述，算法720然后可以验证经优化的线圈设计的操作。算法700的步骤712中执行的线圈设计工具可用于根据在步骤704中由仿真工具执行的仿真，使用步骤712的线圈设计工具来设计pcb上的正弦和余弦的几何形状。如算法700所示的用于优化线圈设计的迭代算法包括步骤704中的仿真工具和步骤712中的线圈设计工具。具体地。耐磨传感器线圈

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