專利名稱：基于磁環(huán)及霍爾傳感器的pet-ct機輪轂電機位置檢測方法
技術領域：
本發(fā) 明涉及電機位置檢測應用技術領域，特別是涉及一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機高精度位置檢測方法。
背景技術：
隨著工業(yè)生產的飛速發(fā)展，對電機工作的位置檢測精度要求越來越高。目前，在位置檢測上應用較廣的有編碼式傳感器、光柵傳感器、磁柵傳感器等，但是由于價格成本高， 外界干擾影響大，制造、安裝工藝要求高等因素，同時，在電機運行過程中，由于電機在制造和工作中存在的磁場強度過大或過小、磁不對稱等引起電機位置的不準確、靈敏度低等，給電機精確位置檢測和轉速控制帶來了極大的挑戰(zhàn)。PET-CT機在運行過程中對其電機轉速和位置的在線控制，是保證PET-CT機在給患者做診斷時能夠成像清晰、準確，避免發(fā)生誤診現(xiàn)象。PET-CT機工作過程中，旋轉速度是一個非常重要且必須要考慮的工藝參數(shù)，轉速的精度與穩(wěn)定直接關系到PET-CT機成像的正確性與判斷病理的準確性，因此在PET-CT機工作時，對PET-CT機上輪轂電機轉速的精確測量與控制，顯得尤為重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法，能夠更為準確、更為靈敏地對PET-CT機電機位置及其轉速進行檢測。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的 PET-CT機輪轂電機位置檢測方法，包括霍爾傳感器和位置檢測環(huán)，所述霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，所述位置檢測環(huán)與PET-CT機輪轂電機轉子相固定；所述的檢測方法包括以下步驟=PET-CT機輪轂電機運行中，線性霍爾傳感器對PET-CT機輪轂電機轉子帶動的位置檢測環(huán)進行檢測，分為絕對位置傳感器和相對位置傳感器，并與位置檢測環(huán)發(fā)生電磁感應，產生霍爾電勢；所測得的霍爾電勢與標準值在比較器中進行比較，輸出比較結果，通過比較結果判斷出PET-CT機輪轂電機是否運行到準確位置；PET-CT機輪轂電機啟動時，絕對位置傳感器對電機的初始位置進行定位以及轉速控制后進入檢測狀態(tài)，相對位置傳感器控制電機電流換相。所述霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，分為絕對位置傳感器和相對位置傳感器，三個換向器作用的相對位置傳感器相隔120°放置，且絕對位置傳感器與初始位置對齊。所述電機位置檢測環(huán)為絕對位置檢測環(huán)和相對位置檢測環(huán)，相對位置檢測環(huán)根據(jù)要求的位置精度充磁為相對應極對數(shù)，其中絕對位置檢測環(huán)只有一對磁極。所述標準值是通過對電機位置檢測環(huán)準確位置霍爾電勢的測量得到的，存儲在數(shù)字信號處理器DSP的存儲器數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)電機運行過程中電機轉子的位置預先裝載到對應的標準值到比較器中，然后與位置檢測環(huán)實測霍爾電勢進行比較，數(shù)字信號處理器DSP通過比較器輸出的信號判斷電機是否到達準確位置。所述絕對位置傳感器通過對絕對位置檢測環(huán)的檢測，通過磁極N極向S極轉變造成霍爾電勢的改變，從而引起比較器輸出值的跳變，以確定PET-CT機轉子初始位置。有益效果 本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，與現(xiàn)有技術相比具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明是通過線性霍爾傳感器與位置檢測環(huán)電磁感應產生霍爾電勢的數(shù)值同標準值比較來定位和檢測電機轉速。通過預先測得的標準值與實測霍爾電勢值的比較，確保了位置信號與實測位置一致，極大的削弱了電機在制造和工作中存在的磁場強度過大或過小、磁不對稱等引起電機位置的不準確、靈敏度低等。電機運行在檢測狀態(tài)后，電機轉速控制系統(tǒng)將會對電機每一轉的轉速進行修正，以免PET-CT機在運行時出現(xiàn)轉速偏差，造成成像不準確。因此，通過基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機高精度位置檢測方法具有控制精度高，響應速度快，穩(wěn)定性強等特點。


圖1是本發(fā)明的電機位置檢測原理圖；圖2是本發(fā)明的電機位置布局圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。如圖1-2所示，本發(fā)明涉及一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機高精度位置檢測方法，該方法由位置檢測環(huán)及霍爾傳感器的高精度位置檢測裝置實現(xiàn)。包括霍爾傳感器和位置檢測環(huán)，所述霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，所述位置檢測環(huán)與PET-CT 機輪轂電機轉子相固定；包括以下步驟PET-CT機輪轂電機運行中，線性霍爾傳感器對 PET-CT機輪轂電機轉子帶動的位置檢測環(huán)進行檢測，分為絕對位置傳感器和相對位置傳感器，并與之發(fā)生電磁感應，產生霍爾電勢；所測得的霍爾電勢與標準值在比較器中進行比較，輸出比較結果，通過比較結果判斷出PET-CT機輪轂電機是否運行到準確位置；PET-CT 機輪轂電機啟動時，絕對位置傳感器對電機的初始位置進行定位以及轉速控制后進入檢測狀態(tài)，相對位置傳感器控制電機電流換相。本發(fā)明采用該方法檢測后，極大的削弱了由于 PET-CT機電機磁鋼在制造和工作中產生的磁不對稱、磁場強度問題造成的位置誤差的影響，提高了電機的位置精度，但需要預先對位置檢測環(huán)進行霍爾電勢檢測。其具體步驟包括(1)在輪轂電機的轉子上安裝電機位置檢測環(huán)，并在機架上安裝相對應的位置傳感器；(2)通過對電機位置檢測環(huán)準確位置霍爾電勢的測量得到的，存儲在數(shù)字信號處理器(DSP)的存儲器數(shù)據(jù)庫中；(3)啟動PET-CT機，在比較器中裝載恰當數(shù)值，控制電機簡單運行；
(4)位置傳感器檢測電磁信號，對絕對位置檢測環(huán)進行檢測，通過磁極N極向S極轉變造成霍爾電勢的改變，從而引起比較器輸出值的跳變，以確定PET-CT機轉子是否達到初始位置；如果達到定位位置，則根據(jù)電機運行過程中電機轉子的位置預先標準值裝載到對應的標準值到比較器中控制電機準確運行；如果達到定位位置和轉速要求則開始進入下一步驟，PET-CT機開始進入檢測狀態(tài)，否則PET-CT機輪轂電機繼續(xù)運行并保持檢測狀態(tài)等待；(5)控制電流換向的相對位置傳感器通過檢測得到的霍爾電勢與標準值比較，計算出PET-CT機轉子相對定位位置轉過的機械角度，并判斷PET-CT機轉速和角位移是否在 PET-CT機所允許的誤差范圍內，如果在則進入下一步驟，否則保持檢測狀態(tài)；(6)電機轉速控制系統(tǒng)對電機轉速進行控制，使其轉速穩(wěn)定在PET-CT機所允許的轉速誤差范圍內。以角位移絕對測量精度為士 1'的PET-CT機輪轂電機為例，根據(jù)電機機械角位移 兩足
θ a
ψ = ~ = ~~
6 6.ρε = ψ · ρε ' = K · ε其中，ψ為相對位置傳感器對應比較器信號變化對應的機械角位移，θ為相對位置傳感器信號對應比較器變化一個周期的機械角位移，α為電角度，P為相對位置檢測環(huán)極對數(shù)，P為線性霍爾傳感器控制精度，ε為理論位置精度，ε ‘為實際位置精度，K為安全系數(shù)。線性霍爾傳感器滿足U = KIBK =—
d其中，U為霍爾電勢，K為霍爾材料的靈敏度，B為所測位置磁環(huán)磁感應強度，I為電流強度，R為霍爾系數(shù)，d為霍爾材料的厚度。按照實際工程要求取K = 2，ρ = 1%, ε ‘ = 1'時，計算得出應取電機極對數(shù)為72對?？梢?，在傳感器控制精度不提升的基礎上，相對位置檢測環(huán)極對數(shù)越多，電機的角位移精度也就越高；現(xiàn)采用線性霍爾傳感器檢測得到的霍爾電勢與標準值比較，提高了線性霍爾傳感器的控制精度，故電機的角位移精度顯著提高。在電機轉子旋轉一周后，可以利用PET-CT機輪轂電機絕對位置檢測環(huán)與絕對位置傳感器之間的關系通過閉環(huán)控制調整電機的角位移和速度，極大的提高了 PET-CT機輪轂電機的位置精度。不難發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的檢測方法相比，本發(fā)明最大特點是通過預先測得的標準值與實測霍爾電勢值的比較，確保了位置信號與實測位置一致，極大的削弱了電機在制造和工作中存在的磁場強度過大或過小、磁不對稱等引起電機位置的不準確、靈敏度低等；能檢測 PET-CT機上輪轂電機每一轉的轉速，并通過電機轉速控制系統(tǒng)及時對每一轉的轉速進行修正，保證輪轂電機每一轉的轉速都能在預定設置的誤差范圍內，從而確保了 PET-CT機成像的準確性，因此，用在PET-CT機輪轂電機外環(huán)上安裝絕對位置傳感器的檢測方法具有控制精度高，響應速度快，穩(wěn)定性強 等特點。
權利要求
1.一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法，包括霍爾傳感器和位置檢測環(huán)，所述霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，所述位置檢測環(huán)與PET-CT機輪轂電機轉子相固定；其特征在于，所述的檢測方法包括以下步驟=PET-CT機輪轂電機運行中，線性霍爾傳感器對PET-CT機輪轂電機轉子帶動的位置檢測環(huán)進行檢測，分為絕對位置傳感器和相對位置傳感器，并與位置檢測環(huán)發(fā)生電磁感應，產生霍爾電勢；所測得的霍爾電勢與標準值在比較器中進行比較，輸出比較結果，通過比較結果判斷出PET-CT機輪轂電機是否運行到準確位置；PET-CT機輪轂電機啟動時，絕對位置傳感器對電機的初始位置進行定位以及轉速控制后進入檢測狀態(tài)，相對位置傳感器控制電機電流換相。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法， 其特征在于，所述霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，分為絕對位置傳感器和相對位置傳感器， 三個換向器作用的相對位置傳感器相隔120°放置，且絕對位置傳感器與初始位置對齊。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法， 其特征在于，所述電機位置檢測環(huán)為絕對位置檢測環(huán)和相對位置檢測環(huán)，相對位置檢測環(huán)根據(jù)要求的位置精度充磁為相對應極對數(shù)，其中絕對位置檢測環(huán)只有一對磁極。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法， 其特征在于，所述標準值是通過對電機位置檢測環(huán)準確位置霍爾電勢的測量得到的，存儲在數(shù)字信號處理器DSP的存儲器數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)電機運行過程中電機轉子的位置預先裝載到對應的標準值到比較器中，然后與位置檢測環(huán)實測霍爾電勢進行比較，數(shù)字信號處理器 DSP通過比較器輸出的信號判斷電機是否到達準確位置。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法， 其特征在于，所述絕對位置傳感器通過對絕對位置檢測環(huán)的檢測，通過磁極N極向S極轉變造成霍爾電勢的改變，從而引起比較器輸出值的跳變，以確定PET-CT機轉子初始位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于磁環(huán)及霍爾傳感器的PET-CT機輪轂電機位置檢測方法，包括以下步驟PET-CT機輪轂電機運行中，線性霍爾傳感器對PET-CT機輪轂電機轉子帶動的位置檢測環(huán)進行檢測，并與之發(fā)生電磁感應，產生霍爾電勢；所測得的霍爾電勢與標準值在比較器中進行比較，輸出比較結果，通過比較結果判斷出PET-CT機輪轂電機是否運行到準確位置；PET-CT機輪轂電機啟動時，絕對位置傳感器對電機的初始位置進行定位以及轉速控制后進入檢測狀態(tài)，相對位置傳感器控制電機電流換相。本發(fā)明極大的削弱了由于PET-CT機電機磁鋼在制造和工作中產生的磁不對稱、磁場強度問題造成的位置誤差的影響，提高了電機的位置精度。
文檔編號H02P6/16GK102332857SQ20111028767
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者李向坤, 楊文強, 林毅, 陳家新 申請人:東華大學