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LVDT定位传感器中非线性问题的解决方法

导读: 本文主要介绍纠正线性可变差分变压器 (LVDT) 定位传感器中非线性问题的方法,适用于汽车液压阀定位传感等众多应用。此外,本文探讨的内容还适合超声波停车辅助等其它类型的汽车传感器应用。

  作者:Arun T Vemuri

  介绍

  传感元件可将相关物理量转换为电信号。传感元件的常见输出特征是非线性,即传感元件的输出不随相关物理量的变化而发生线性变化。这种非线性会导致测量不准确,存在误差。

  本文主要介绍纠正线性可变差分变压器 (LVDT) 定位传感器中非线性问题的方法,适用于汽车液压阀定位传感等众多应用。此外,本文探讨的内容还适合超声波停车辅助等其它类型的汽车传感器应用。

  支持高频率输出的传感器

  许多传感元件产生的电信号都是相对的高频率信号。这既是因为传感元件的激励信号是高频率信号,也因为被测量的物理量在性质上属于高频率。典型的例子就是使用 LVDT 定位传感器对汽车液压阀进行定位测量。该传感器属于高频率性质的原因是 LVDT 初级线圈是通过5KHz 等高频信号激励的。同样,超声波停车辅助应用使用的压电变送器输出也属于高频率,因为变送器测量的是超声波强度,其信号频率大于 20KHz。

LVDT定位传感器中非线性问题的解决方法

  在传感器输出高频率信号的情况下,信号信息通常大多嵌入在信号的振幅中。图 1 是高频率传感器信号的时间曲线图,而且振幅代表传感器测量的物理量变化。该信号的数学表达式为:

LVDT定位传感器中非线性问题的解决方法

  其中 AC 是传感器的激励振幅,ωC 是以弧度/秒为单位的传感器激励频率,AS 是需测量物理量的振幅,而ωS 则是以弧度/秒为单位的需测量物理量的频率。

  假定有用信号的振幅小于高频率载波信号的振幅,则 y(t) 就是无失真的调幅信号。

  注意,在某些情况下,信号信息也能嵌入在信号的频率中。例如,如果正在移动的汽车需要使用保险杠或后视镜中的超声波变送器测量与另一辆移动车辆的距离,那么信号的频率将根据多普勒效应提供相关车辆相对速度的信息。

  本文讨论的重点是如何从高频率传感器的输出提取振幅信息。提取振幅信息的技术也称为振幅解调。

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责任编辑:lemon
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