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电感编码器:线圈和金属靶怎样测位置

聚焦PCB发射—接收耦合路线,讲清激励、涡流、接收信号与靶片位置的关系。

更新于 2026.10.24

一类PCB电感位置传感器由发射线圈、接收线圈、接口芯片和导电靶片组成。靶片不必是永磁体,位置变化通过线圈之间的电磁耦合进入测量结果。

为什么金属靶能改变读数

发射线圈由交流信号激励,产生交变磁场。附近导电靶片中形成涡流,涡流产生的次级磁场改变接收端的耦合信号。靶片相对线圈的覆盖位置变化,接收信号随之改变。

这里的关键是发射端主动产生变化磁场。不能把它画成静止金属自行产生永磁场,也不能把金属靶简单描述成完全不透磁的挡板。

接收线圈为何有特殊形状

接收线圈的空间绕线与靶片形状共同决定位置响应。通过设计,可形成与位置相关的两路信号,经过载波解调、失调与幅值处理,再计算角度或位移。

两路“正余弦”通常指解调后的包络随位置变化,并非两路原始高频载波天然相差90°。绘制波形时应分开载波时间轴与机械位置轴。

信号重复时,仍要解决绝对位置

如果单组线圈每机械圈形成多个重复周期,周期内角度不能直接区分当前位于哪个周期。整圈绝对测量需要额外位置约束或码道组合。不能只看到铜齿数量就推断它的绝对解算架构。

没有磁铁,仍然有安装条件

气隙、靶片倾斜、偏心、材料导电性、厚度及附近导体都能改变耦合。PCB版图也是传感结构的一部分,不能把线圈视为任意可挪动的普通走线。对静态外部磁场的抑制能力,也不等于对所有频率电磁干扰都免疫。

Microchip:电感位置传感器;研究论文:基于PCB线圈耦合的电感位置传感。本页讨论该类发射—接收路线,不把所有电感、变压器式或谐振测量结构混为一种。

电角误差必须先确认周期数

自设每机械圈有8个解调周期,且当前周期判定正确,0.4°电角相位误差折算为0.4/8=0.05∘0.4/8=0.05^\circ机械角。若错认一个周期,跳变却达45°;两者不能并入一个小数精度。TI LDC5072-Q1手册也区分输出通道INL与外部计算角度误差。因此先看游标判区,再按电感误差定义分开记录原始包络、计算角与独立参考;伺服电机反转时尤其要留整周期跳变。

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