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灵敏度、量程与位置映射:电压线性不等于位移线性

把传感器V(B)与磁路B(x)分开,识别饱和、零点和无法唯一反解的位置。

更新于 2026.10.27

读头把磁场变成电信号,机构把位置变成磁场。只有两段关系都明确,控制器才能把电压解释成位置。

位置经磁路成为磁场,再经敏感元件和调理成为读数,最后按标定映射恢复位置
本站原创测量链:每个箭头代表一次映射;接口输出不能跳过前面的物理条件。查看原图 ↗

灵敏度是斜率,量程是可用区间

小信号线性近似 V=V0+SBBsV=V_0+S_B B_s。V0V_0 是零场输出,SBS_B 是电压对磁场的斜率。自设 V0=1.65V_0=1.65 V、SB=50S_B=50 mV/mT、允许输出0.25–3.05 V,按摆幅算出的范围为±28 mT;这只是该理想链的上限,还要与器件保证的磁量程、线性误差和负载条件取交集。

斜率加倍,在相同摆幅下量程会缩小。量程太窄会截顶;量程太宽则浪费转换刻度。不能只追求最大的mV/mT。

机械位置必须沿磁路再换算

若位置为 xx,则 dV/dx=SB dBs/dxdV/dx=S_B\,dB_s/dx。即便芯片的 V(B)V(B) 是直线,磁场梯度也可能随位置变化。自设两处梯度分别2和0.2 mT/mm,相同50 mV/mT对应100与10 mV/mm的位置斜率,相同电压误差会成为相差十倍的位移误差。

行程中还要检查映射是否单调。两处位置若给出相同读数,单通道查表不能唯一反解。增加ADC位数不能增加缺失的观测信息。镜头位移反馈中的双元件方案也必须检查差和比在全行程内是否单值。

两点校准只能修正两类线性误差

两点校准可估计零点与增益,不能自动消除磁路非线性、温漂差或动态延迟。验收时分开记录原始磁场、输出码和机械基准,观察到底哪一段偏离模型,再决定改磁路、校准表或量程。

依据:TI DRV5055数据手册:线性输出与量程、TI正面位移检测设计。本文数值均为本站自设推导,不对应具体型号保证值。

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