[发明专利]微型轴转速和角度的测量方法

说明书

本发明涉及微型轴转速和角度的测量方法，其步骤：1）、选择直径相等的转子和被检测轴进行同轴固定，或者直接采用被检测轴替换转子，超声波传感器位于超声回波检测区内；2）、启动旋转传输部分和超声波传感器，在被检测轴和超声波传感器的同步转动下进行超声回波的信号采集；3）、超声波传感器将所采集的反射回波强度向信号处理部分传达，由信号处理部分进行数据分析，其中根据分析结果能够获得被检测轴的转速和转动角度的具体值。本发明由超声波传感器在多个格栅条形成超声回波检测区转动并形成强弱不同的回波信号反馈至信号处理部分进行分析处理，从而得出检测结果，同时，即使被检测轴的外径是1mm以下，也是能够实施准确的检测。

技术领域

本发明属于超声编码器领域，具体涉及一种微型轴转速和角度的测量方法。

背景技术

目前，旋转编码器也称为轴编码器，主要是将旋转位置或旋转量转换成电子信号的设备，可以应用在工业控制、机器人技术、专用镜头等。

旋转编码器主要分为绝对型编码器和增量型编码器两种，增量型编码器利用检测脉冲的方式计算转速和相对位置，可输出有关旋转运动的信息；绝对型编码器会输出旋转轴的绝对位置，可视为角度传感器。

编码器的运行模式一般分为机械式、光学式、电磁式、感应式和电容式等，这类传感器将检测元件和处理电路结合在一起，结构都比较大，一般直径都在15mm以上，在一些结构狭小的领域不能很好的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的微型轴转速和角度的测量方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种微型轴转速和角度的测量方法，该方法采用超声旋转编码器进行测量，超声旋转编码器包括传感器部分、旋转传输部分、信号处理部分，传感器部分包括截面呈圆形且呈直管状的定子、绕着定子的中心线方向自由转动地设置在定子内部的转子、固定设置在转子伸入定子端部的超声波传感器、以及绕着定子的周向均匀分布的多个格栅条，其中格栅条形成的回波信号与定子侧壁所形成的回波信号之间存在强弱差异，所述超声波传感器位于多个所述格栅条形成的超声回波检测区内，

该方法的测量步骤如下：

1）、选择直径相等的转子和被检测轴进行同轴固定，或者直接采用被检测轴替换转子，超声波传感器位于定子上多个格栅条形成的超声回波检测区内；

2）、启动旋转传输部分和超声波传感器，在被检测轴和超声波传感器的同步转动下进行超声回波的信号采集，其中超声波传感器的发射面与每一个格栅条切线平行时，反射回波强度最大Amax，超声波传感器的发射面正对相邻两个格栅条正中间位置时，反射回波强度最弱Amin，至于超声波传感器的发射面在其他位置的时候，反射回波强度在Amax和Amin之间；

3）、超声波传感器将所采集的反射回波强度向信号处理部分传达，由信号处理部分进行数据分析，其中根据分析结果能够获得被检测轴的转速和转动角度的具体值。

优选地，在步骤2）中，定子靠近格栅条的端部闭合设置，检测时向超声回波检测区内充满超声传输介质。定子端部闭合后，可以在定子所形成的超声回波检测区内充满传输介质，如水、盐水混合物等介质，进而保证超声能够顺利的在超声波传感器和格栅条、超声波传感器和定子内壁之间传播。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，在步骤2）中，超声波传感器和对应的格栅条构成一组信息获取单元，定子和转子上形成有多组信息获取单元，多个超声波传感器并排在所述的安装槽内，其中每组格栅条对应且并排在所述定子内壁上，多组中的一组信息获取单元具有一个格栅条，其他组信息获取单元中相邻两组信息获取单元的两组格栅条相对错位分布。通过多组的信息获取单元的同步运动并获取信息，也就是多位格雷编码，即绝对型编码器，这样通过增加格栅条排数和超声传感器的数量，来提高格雷编码的位数，从而提高编码器的分辨率，使得检测结果更加精确。