CN101886932B - 位置检测装置及其信号处理装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位置检测装置及其信号处理装置与方法，所述位置检测装置包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置，通过本发明所述的装置和方法，可以简化生产工艺，提高信号精度，减少产品成本，提高性价比。

Description

位置检测装置及其信号处理装置与方法

技术领域

本发明涉及一种位置检测装置及其信号处理装置与方法，具体地涉及一种用于电机的精确位置控制的位置检测装置及其信号处理装置和方法。 

背景技术

在电机控制领域中应用的位置检测装置主要是编码器，所述编码器一种是将电机旋转角位置、角速度等物理量转换为电信号的位置传感器，编码器的制造以及信号处理水平直接影响到自动化水平。 

目前，工程技术领域中应用的编码器主要是光电式编码器，光电式编码器有增量式和绝对式两种。在增量式编码器中，轴旋转时带动光栅盘旋转，发光元件发出的光被光栅盘的狭缝切割成断续光线，再由接收元件接受并输出相应的脉冲信号，旋转方向和脉冲数量需要借助判向电路和计数器来实现。计数起点可任意设定，旋转增量编码器转动时输出脉冲，通过计数设备的内部存储单元来记住位置。然而该编码器工作过程中不允许有干扰进而丢失脉冲，否则，记数设备记忆的零点就会偏移并且无从知道。 

为了解决上述问题，出现了绝对式编码器。绝对式编码器输出与位置一一对应的代码，从代码的大小变化能判别出旋转方向和转子当前位置。这样大大提高了抗干扰性以及数据的可靠性，绝对式编码器已经越来越多地应用于各种工业系统的角度测量、长度测量以及位置控制。 

然而，光电编码器存在一些难以克服的缺点：光电编码器由玻璃物质通过刻线而成，其抗震动和冲击能力不强，不适用于尘埃、结露等恶劣环境，并且结构和定位组装复杂；刻线间距有极限，要提高分辨率必须增大码盘，从而难以做到小型化；在生产中必须保证很高的 装配精度，直接影响到生产效率，最终影响产品成本。 

磁电式编码器可以解决这些不足。传统磁电传感器的定子和转子由纯铁制成，定子上固定有永久磁铁，形成磁路系统。定子和转子相对的环形端面上均匀地设有数目相等的齿和槽，转子与主轴固紧，主轴与被测量的转轴连接，主轴带动转子转动，当转子齿和定子齿相对时，气隙最小，磁通最大，当转子齿和定子槽相对时，气隙最大，磁通最小。可以通过例如磁感应传感器的检测磁通的变化，并将该变化转化成电信号脉冲。此类编码器比较多，但测量精度比较低，且只能实现增量输出。 

专利号为200410024190.7、200410024191.1、200410024192.6的专利分别提出了一种磁电编码器，专利号为200410024195.X、200410024194.5、200410024193.0的专利也分别提出了一种编码器，专利号为200410024198.3、200410024197.9和200410024196.4的专利也分别提出了一种编码器的存储器写入器。 

上述实现了绝对式位置检测，其原理相同，以200410024190.7为例，如图1所示，在该磁电编码器的结构中，磁感应元件采用表面贴的方式，即在圆环形定子内侧壁布置磁感应元件，进行旋转磁场的感应，然后根据传感器电压值求出旋转角度值。 

如图1所示，100和101处放磁感应元件。旋转磁铁在周围产生按一定规律变化的磁场，两处磁感应元件分别在水平方向和竖直方向得到A相模拟信号v_a和B相模拟信号v_b。信号v_a和信号v_b的基波分别为正弦波和余弦波，可以用公式(1)、(2)近似表示。 

v_a＝sin(θ)+N_a            (1) 

v_b＝cos(θ)+N_b            (2) 

其中，θ为转轴旋转角度(rad)，N_a、N_b为噪声(mv)，一般可以通过滤波器消除。求出反正切值，通过反正切运算得出位置信号θ直接作为角度输出，即 

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{v_a}{v_b}\right)---\left(3\right)$

如果上式(1)，(2)能精确表示从位置传感器得到的A相模拟信号v_a 和B相模拟信号v_b的话，利用上述方法就可以比较精确地得出位置信号θ。 

所述磁电编码器在物理结构上具有以下缺点： 

定子内侧一般呈圆弧形且光滑，传感器不易安装固定，容易引起定位误差，进而引起信号的相位偏差，使得信号中高次谐波分量大；加工制造工艺复杂，不利于产业化； 

可靠性低，传感器均布于内侧壁，传感器的支持基体必须为柔性体如FPC等，其与处理本体接触处其抗拉强度不高，容易破裂，增加了加工难度，影响产品的寿命； 

传感器感应的磁场泄露大，磁场不能得到充分应用，使得信号中噪声大，影响测量精度； 

要求传感器体积小，使得产品成本比较高。 

所述磁电编码器在信号处理上具有以下缺点： 

从磁感应元件得到的A相模拟信号v_a和B相模拟信号v_b，一般都含有高次谐波和噪声，利用上述求反正切值的方法就要受到高次谐波的影响，若不能减小或消除高次谐波的影响，则不易得出精确的位置信号θ； 

模拟器件导致温度漂移和零点漂移，降低了电路的可靠性和稳定性；模拟电路的产品成本较高。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种具有新的信号拾取结构的位置检测装置及其信号处理装置与方法，简化生产工艺，提高信号精度，减少产品成本，提高性价比。 

为了解决上述问题，本发明提供了一种位置检测装置，也可以称为磁电编码器，其包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，其中，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给 相应的信号处理装置。永磁体通过转接件或直接固定在电机转轴上，导磁环放置于永磁体周围，导磁环和永磁体保持同心。 

所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。 

优选地，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，所述倒角可以是沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。 

优选地，还包括骨架，用于固定导磁环。 

优选地，导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。 

上述具有新的信号拾取结构的位置检测装置具有以下优点： 

a)通过增加导磁环，使得导磁环内部磁场分布均匀，泄露小，并且磁感应元件感应的信号为积分型，信号噪声小，所含高次谐波分量成分小，有利于提高原始信号质量，提高信号信噪比。 

b)采用导磁环，并且通过增加倒角来缩小有效面积，有利于提高磁感应元件表面感应的磁场强度，在一定程度上能减小对永磁体尺寸要求，能减小整个编码器的机械尺寸。 

c)采用此改进型结构，对磁感应元件的机械尺寸没有苛刻要求，可选用型号范围宽，甚至是不用采用后续放大电路，有利于减少产品成本，提高性价比。 

d)采用此结构形式，磁感应元件可直接固定在电路板上，无需转接件，有利于提高产品的可靠性。 

e)生产制造工艺简单，导磁环可用定子保持架，如一骨架，固定一起形成一个整理，一次成型，信号感应器，即磁感应元件直接放于狭缝(定位槽)处，能最大保证信号之间相位差，定子保持架直接固定在电机上，安装工艺方便，有利于提高生产效率。 

本发明还提供了一种新的信号处理装置，其包括：A/D转换模块、 合成模块、角度获取模块和存储模块，所述A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；所述合成模块对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；所述角度获取模块根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；所述存储模块用于存储标准角度表。 

优选地，信号处理装置还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响。 

另外，所述合成模块的输出信号还包括信号R；在此基础上，所述温度补偿模块包括系数矫正模块和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R₀进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给合成模块。 

优选地，如果位置检测装置发送来的一个电压信号为2或3的倍数，则在所述温度补偿模块之前还包括差分模块，用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。 

根据本发明的信号处理装置，由于采用本发明的磁放置方式，磁感应元件输出的信号幅值大，无需采用模拟放大电路，磁感应元件的输出信号直接输入到A/D转换器进行模数转换，根据需要再进行数字差分处理，这样使得整个电路非常简单，并在很大程度上减少了因为模拟器件导致的温度和零点漂移，且磁感应元件可直接固定在电路板上，无需转接件，提高了电路的可靠性和稳定性，并且大幅降低了产品的成本。进行数字差分处理的优点是：能够消除由安装不对心引起的信号偏差，与模拟差分处理相比，采用数字信号进行处理，效果更好，不受温度、零点漂移等外界因素影响；能扩大信号输入量的幅值，在效果上相当于A/D转换器的精度增加了一位，能够提高编码器测量的精度。 

本发明还提供了一种新的位置检测装置的信号处理方法，该方法包括以下步骤：对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换； 对经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到基准信号D；根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。 

优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理过程中，得到基准信号D的同时得到信号R。 

优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理的步骤中，根据得到的信号R和与其相对的标准状态下的信号R₀进行比较运算，得到信号K。 

优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理的步骤之前，将所述多个电压信号分别与信号K相乘，从而实现对电压信号的温度补偿。 

根据本发明的信号处理方法，效果更好，不受温度、零点漂移等外界因素影响。 

附图说明

图1是现有技术中磁电编码器的结构示意图； 

图2是本发明的位置检测装置安装于轴上的结构原理图； 

图3是本发明的位置检测装置的立体分解图； 

图4是本发明的位置检测装置安装于轴上的立体图； 

图5是本发明的位置检测装置安装于轴上的另一立体图； 

图6是磁钢环安装于轴上的立体图； 

图7是导磁环安装于骨架上的立体图； 

图8是将导磁环从骨架上取下后的立体图； 

图9A-图9D是本发明的导磁环的倒角设计图； 

图10是本发明第一实施例的位置检测装置的结构示意图； 

图11是本发明第一实施例的信号处理装置的框图； 

图12是本发明的位置检测装置的信号处理方法的流程图； 

图13是本发明第二实施例的位置检测装置的结构示意图； 

图14是本发明第二实施例的信号处理装置的框图； 

图15是本发明第三实施例的位置检测装置的结构示意图； 

图16是本发明第三实施例的信号处理装置的框图； 

图17是本发明第四实施例的位置检测装置的结构示意图； 

图18是本发明第四实施例的信号处理装置的框图。 

具体实施方式

图2是表示本发明的位置检测装置安装于轴上的结构原理图。图3是表示本发明的位置检测装置的立体分解图。如图2和图3所示，本发明的位置检测装置由磁感应元件板102、磁钢环103、导磁环104、骨架105组成；磁感应元件板102由PCB板和磁感应元件106组成，，磁感应元件板102上还装有接插件108。 

磁钢环103装在轴107上，导磁环104固定在骨架105上，骨架105固定在电机的合适位置。当轴107转动时，磁钢环103转动，产生正弦磁场，而导磁环104起聚磁作用，磁钢环103产生的磁通通过导磁环104。PCB板上固定的磁感应元件106把通过导磁环104的磁场转换成电压信号并输出，该电压信号直接进入主控板芯片。由主控板上芯片对电压信号进行处理，最后得到位角位移。 

其中，在制作所述的位置检测装置时，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架105固定在一起。 

图4和图5是本发明的位置检测装置安装于轴上的总体的立体图。图6是磁钢环安装于轴上的立体图。图7是导磁环安装于骨架上的立体图。图8是将导磁环从骨架上取下后的立体图。以上各图中与图2和图3中相同的部件以相同附图标记指示。导磁环104安装于骨架105上，磁钢环103安装轴107上，导磁环104与磁钢环103可以相对转动。本发明通过合理安排各部件的布局，可以减少位置检测装置的尺寸。 

图9A到图9D以由1/4弧段和3/4弧段构成的导磁环为例，图示了本发明的导磁环的倒角设计。如图9A到图9D所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，图9A所示的导磁环没有设计倒角，图9B到图9D所示的弧段端部设有倒角，所述倒角为沿轴向(图9B)或径向(图9C)或同时沿轴向、径向(图9D)切削而形成的倒角，151、154表示轴向切面，152、153表示径向切面。相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时， 所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的控制器。 

根据磁密公式 $B=\frac{\mathrm{\Φ}}{S}$ 可以知道，当φ一定时候，可以通过减少S，增加B。 

因为永磁体产生的磁通是一定的，在导磁环中S较大，所以B比较小，因此可以减少因为磁场交变而导致的发热。而通过减少导磁环端部面积能够增大端部的磁场强度，使得磁感应元件的输出信号增强。这样的信号拾取结构制造工艺简单，拾取的信号噪声小，生产成本低，可靠性高，而且尺寸小。 

本发明还提供了一种基于上述结构的位置检测装置的信号处理装置，包括：A/D转换模块、合成模块、角度获取模块和存储模块，其中，A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，对应于磁感应元件的个数，该模块中具有多个A/D转换器，分别用于对每个磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换；所述合成模块对经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到基准信号D；所述角度获取模块，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；所述存储模块用于存储数据。 

上述各个模块可以构成一MCU。以下通过实施例详细描述本发明的位置检测装置及其信号处理装置与方法。 

实施例1 

根据本发明的第一实施例，提供了设有两个磁感应元件的位置检测装置。 

图10是本发明第一实施例的位置检测装置的结构示意图。如图10所示，导磁环由两段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度为90°，并开有狭缝，分别以109和110表示的两个磁感应元件H_1a、H_2a放置于A和B处的狭缝中，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量，并且由于磁表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。在电机轴上，由两段同半径的弧段111、112构成的 导磁环与磁钢环113同心安装。 

图11是本发明第一实施例的信号处理装置的框图，磁感应元件H_1a和H_2a的输出信号接MCU的内置A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器20a、21a，系数矫正器5a的输出信号K接乘法器20a、21a的输入端，乘法器20a、21a的输出信号接合成器3a的输入端，合成器3a输出信号D和R，系数矫正器5a接收合成器3a输出的信号R和存储器41a中的信号R₀，通过运算得到信号K，通过使磁感应元件H_1a和H_2a的信号与该信号K进行相乘，以此来进行温度补偿，消除温度对信号的影响。存储器40a中存储有一角度存储表，MCU根据信号D在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。 

图12是本发明的位置检测装置的信号处理方法的流程图。如图12所示，根据本实施例的位置检测装置的信号处理方法包括以下步骤： 

S100，对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换；S101，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；S102，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。 

优选地，所述方法还包括：在步骤S101中，对经过A/D转换的多个电压信号进行处理时，得到基准信号D的同时得到信号R；步骤S103，根据得到的基准信号R₀和R进行运算，得到信号K；在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理之前，将所述多个电压信号分别与信号K相乘，从而实现对电压信号的温度补偿。 

其中对信号的处理，即合成器3a对信号的处理原则是：比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例，说明如下： 

约定： 

当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。 

X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。 

如果A_D＞＝B_D 

D＝{A_0；B_0；B_D} 

$R=\sqrt{A^2+B^2};$

否则： 

D＝{A_0；B_0；A_D} 

$R=\sqrt{A^2+B^2}.$

在存储模块中存储有一标准角度表，其中存储了对应于一系列的码，每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。 

另外，在存储模块中还存储了一些数据修正表，这些表中包括一个信号D与信号R₀的对应表，其中R₀为信号R在标准状态下的信号，通过合成模块，即合成器3a得到的信号D，通过查表可以得到一信号R₀，通过将信号R₀和信号R进行比较，如除法运算，得到信号K。 

实施例2

根据本发明的第二实施例，提供了设有四个磁感应元件的位置检测装置。 

图13是本发明第二实施例的位置检测装置的结构示意图。如图13所示，导磁环由四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成，A，B，C，D四个位置角度依次相隔为90°，并且都有一狭缝。分别以114、115、116和117表示的4个磁感应元件H_1b、H_2b、H_3b、H_4b分别放置于狭缝A、B、C和D处，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量，并且由于磁表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成的导磁环和磁钢环122同心安装。 

图14是本发明第二实施例的信号处理装置的框图。 

信号处理装置与处理方法与实施例1相类似，不同在于，由于本 实施例2中有4个互成90度的磁感应元件，因此，在信号处理装置上增加了减法器，即数字差分模块，通过该减法器模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为2个，处理过程及方法与实施例1相同。因此，在此不再赘述。 

实施例3

根据本发明的第三实施例，提供了设有三个磁感应元件的位置检测装置。 

图15是本发明第三实施例的位置检测装置的结构示意图。如图15所示，导磁环由三段同半径的1/3弧段126、127和128构成，A，B，C三个位置依次相距120°，并且开有一狭缝，分别以123、124和125表示的3个传感器H_1c、H_2c、H_3c分别放置狭缝处，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。三段同半径的1/3弧段126、127和128构成的导磁环和磁钢环129同心安装。 

图16是本发明第三实施例的信号处理装置的框图。 

与实施例1不同的是，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个，合成器在处理信号时与实施例1不同，其余与实施例1相同。在这里，仅说明合成器如何处理信号。 

在本实施例中，对信号的处理，即合成器3c对信号的处理原则是：先判断三个信号的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例： 

约定： 

当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。 

X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。 

如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＞＝C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；C_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＜C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；A_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＞＝C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；C_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＜C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；A_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＞＝C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；C_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＜C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；B_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＞＝C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；C_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＜C_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；B_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＞＝A_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；A_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＜A_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；B_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＞＝A_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；A_D} 

如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＜A_D 

D＝{A_0；B_0；C_0；B_D} 

$\mathrm{\α}=A-B\×\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{3}\right)-C\×\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{3}\right)$

$\mathrm{\β}=B\×\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{3}\right)-C\×\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{3}\right)$

$R=\sqrt{{\mathrm{\α}}^2+{\mathrm{\β}}^2}$

实施例4

根据本发明的第四实施例，提供了设有六个磁感应元件的位置检测装置。 

图17是本发明第四实施例的位置检测装置的结构示意图。如图17所示，导磁环由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成，A，B，C，D，E，F六个位置依次相距60°，并且都开有一狭缝，分别以130、131、132、133、134和135表示的6个传感器H_1d、H_2d、H_3d、H_4d、H_5d、H_6d分别放置狭缝内，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。电机非负载输出端轴上装有永磁环，由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成的导磁环和磁钢环142同心安装。 

图18是本发明第四实施例的信号处理装置的框图。与实施例3不同的是，磁感应元件有六个，因此，在信号处理装置上增加了减法器模块，通过该减法器模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为3个，处理过程及方法与实施例3相同。 

另外，需要说明的是，在图3-图8中，导磁环104是由多段弧段构成，相邻两段之间缝隙大小可由骨架105来确定，通过骨架105的形状来决定缝隙的大小，因此，可通过设计骨架105的结构来决定该缝隙的大小。骨架105的材质不限，例如可以为塑料材质，在制作工艺 上，可以采用一次成型的技术制造，此时，导磁环104可以在骨架105一次成型时安装上去。例如，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述骨架105一体成型时与骨架固定在一起，工艺简单，安装位置准确。 

以上参照附图详细描述了本发明的各个实施例，然而本发明并不局限于所述实施例，而是在不脱离权利要求书的范围的情况下，可以做出各种变化和改进。 

Claims (14)

1.一种位置检测装置，其特征在于，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述导磁环起聚磁作用；所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置；所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角。

3.如权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

4.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，还包括骨架，用于固定所述导磁环。

5.如权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。

6.一种基于权利要求1-5任一所述位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，包括：

A/D转换模块，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；

合成模块，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；

角度获取模块，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；以及

存储模块，用于存储标准角度表。

7.如权利要求6所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，在A/D转换模块和合成模块之间还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响。

8.如权利要求7所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，所述合成模块的输出信号还包括信号R。

9.如权利要求8所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，所述温度补偿模块包括系数矫正模块和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R₀进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给合成模块。

10.如权利要求9所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，如果位置检测装置发送来的一个电压信号为2或3的倍数，则在所述温度补偿模块之前还包括差分模块，用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。

11.一种基于上述权利要求1-5任一所述位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换；

步骤S101，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；

步骤S102，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。

12.根据权利要求11所述的位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，在步骤S101中，进行处理得到基准信号D的同时得到信号R。

13.根据权利要求12所述的位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，还包括步骤S103，根据得到的基准信号R₀和R进行运算，得到信号K的步骤。

14.根据权利要求13所述的位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个信号分别与信号K相乘，从而实现对电压信号的温度补偿，并将相乘后的结果进行处理得到D和R。

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