磁編碼器技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展研究

梁芳萍，曹廣忠，趙 磊，孫俊締，胡 勇，王 蕓

(1.深圳大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院，廣東省電磁控制與智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518060；2.深圳市四方電氣技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518126)

0 引言

編碼器、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，可將機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的位移、速度、加速度等物理量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電信號(hào)，從而快速、及時(shí)、精確地實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)與伺服控制[1]。

按照工作原理，可以將編碼器分為3類[2-3]：基于電磁式變壓原理的旋轉(zhuǎn)變壓器、基于光電轉(zhuǎn)換原理的光電編碼器[4-5]以及基于磁敏感元件感應(yīng)磁場(chǎng)變化原理的磁編碼器。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好、抗干擾能力強(qiáng)[6]，常用于惡劣的工作環(huán)境中。但由于旋轉(zhuǎn)變壓器體積較大、檢測(cè)精度較低，無(wú)法適用于對(duì)體積、精度要求較高的場(chǎng)合。光電編碼器的檢測(cè)精度高，占據(jù)著位置傳感器市場(chǎng)的主導(dǎo)地位[7]。但由于其光學(xué)結(jié)構(gòu)抗沖擊、抗腐蝕能力差，對(duì)工作環(huán)境要求高，難以在潮濕、粉塵以及振動(dòng)等惡劣環(huán)境中工作，適用范圍受限。此外，光電編碼器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)工裝要求高，且成本較高[8-9]。

為了實(shí)現(xiàn)編碼器的低成本、高可靠性、高分辨率和小型化，磁編碼器應(yīng)運(yùn)而生[10]。磁編碼器是一類新型的位置檢測(cè)傳感器，利用磁敏感元件感應(yīng)磁極運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的磁電阻效應(yīng)，測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移變化[11]。磁編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，具有抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、體積小和成本低等特點(diǎn)[12-13]。在高精度測(cè)量和控制領(lǐng)域中，磁編碼器已經(jīng)成為不可或缺的部分，被廣泛應(yīng)用于軍事、機(jī)電、信息、航空、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域[14-15]。

本文研究了磁編碼器的工作原理與分類，對(duì)比了磁編碼器的三種位置解算方法，討論了磁編碼器的誤差處理技術(shù)，分析了國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品，并展望了磁編碼器的發(fā)展趨勢(shì)。

1 磁編碼器工作原理

磁編碼器使用充磁磁極代替光電編碼器的光學(xué)碼盤(pán)，將磁極與被檢測(cè)對(duì)象連接起來(lái)。當(dāng)磁極隨著被檢測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁極產(chǎn)生周期性變化的空間磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)作用于磁敏感元件上，使元件內(nèi)部的電勢(shì)差或電阻值發(fā)生變化，輸出相應(yīng)的電信號(hào)，反映被檢測(cè)對(duì)象的位置、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)信息。

磁極充磁的均勻性、不同軌道數(shù)的磁極、磁極對(duì)數(shù)等[16]因素決定了磁編碼器的精度、分辨率等性能指標(biāo)。磁極充磁方向可分為徑向和軸向，對(duì)應(yīng)的磁敏感元件安裝位置不同。磁極的軸向充磁結(jié)構(gòu)如圖1所示。磁極的徑向充磁結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 磁極的軸向充磁結(jié)構(gòu)

圖2 磁極的徑向充磁結(jié)構(gòu)

2 磁編碼器分類

磁敏感元件分為磁阻元件和霍爾元件。根據(jù)使用的磁敏感元件不同，磁編碼器可分為磁敏電阻式磁編碼器和霍爾式磁編碼器[17]。

2.1 磁敏電阻式磁編碼器

磁敏電阻式磁編碼器又稱為磁阻式磁編碼器，根據(jù)磁阻元件在不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度下產(chǎn)生的磁阻效應(yīng)，即元件電阻值隨磁場(chǎng)變化而變化的特性來(lái)檢測(cè)位置信息[17]。磁阻式磁編碼器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 磁阻式磁編碼器結(jié)構(gòu)

圖3中，多極磁化磁極為徑向充磁，與伺服電機(jī)的凸軸相連，工作時(shí)隨伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；磁阻元件安裝在磁極的徑向方向，隨著感應(yīng)磁場(chǎng)的變化，元件的電阻值發(fā)生變化，信號(hào)處理電路輸出電壓隨之變化。

磁阻式磁編碼器具有靈敏度高、溫度特性良好、可檢測(cè)空間磁場(chǎng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，作為傳統(tǒng)磁編碼器的主要代表，已被廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)相關(guān)的多個(gè)領(lǐng)域。雖然磁阻式磁編碼器的技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，但由于制造工藝復(fù)雜、成本較高，限制了它在工業(yè)領(lǐng)域更大范圍的應(yīng)用。

2.2 霍爾式磁編碼器

霍爾式磁編碼器以霍爾元件為磁敏感元件[18]，通過(guò)感應(yīng)隨被檢測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)而變化的磁場(chǎng)，產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，即利用霍爾元件隨磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電勢(shì)差的特性來(lái)檢測(cè)位置信息?；魻柺酱啪幋a器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 霍爾式磁編碼器結(jié)構(gòu)

圖4中，單極磁化磁極為軸向充磁，與凸軸相連，工作時(shí)隨被檢測(cè)對(duì)象轉(zhuǎn)動(dòng)?；魻栐M件安裝在磁極的軸向方向，隨著感應(yīng)磁場(chǎng)的變化，元件的電壓值發(fā)生變化。近年來(lái)，霍爾式磁編碼器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)而越發(fā)受到人們關(guān)注。

3 磁編碼器的三種位置解算方法

從磁敏感元件檢測(cè)到的磁場(chǎng)信號(hào)中解算出位置信息，是磁編碼器的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題[11,17,19]。目前，磁編碼器位置解算方法主要分為三種：標(biāo)定查表法、反正切法、鎖相環(huán)法。

磁編碼器的理想輸出信號(hào)為兩路正交的正、余弦信號(hào)[20]，如圖5所示。

圖5 磁編碼器的理想輸出信號(hào)

針對(duì)磁編碼器輸出信號(hào)，下面分別分析三種位置解算方法的解算原理，并對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1 標(biāo)定查表法

標(biāo)定查表法[21]使用高精度的軸角傳感器對(duì)磁編碼器輸出的電壓信號(hào)與電機(jī)運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行標(biāo)定，并把角度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在可擦除、可編程的存儲(chǔ)器中。工作過(guò)程中，根據(jù)磁編碼器輸出的電壓信號(hào)分區(qū)間查表，即可得到電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度值。

3.2 反正切法

磁編碼器的輸出信號(hào)可表示為正弦、余弦函數(shù)，如式(1)所示。

(1)

式中：Um為輸出電壓的幅值；θ為被檢測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)的角位移；UA與UB為磁敏感元件的輸出電壓。

利用反正切函數(shù)即可求取輸出信號(hào)所對(duì)應(yīng)的角度值，如式(2)所示。

(2)

反正切法[22]能在較短的計(jì)算時(shí)間內(nèi)解算磁編碼器的輸出信號(hào)。但反正切法是一種開(kāi)環(huán)的位置解算方法，受誤差影響較大，會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)輸出精度。一般將此方法用于理想情況，以驗(yàn)證結(jié)果。

3.3 鎖相環(huán)法

鎖相環(huán)法是一種閉環(huán)的位置解算方法[23-24]。鎖相環(huán)的輸入信號(hào)為磁編碼器的兩路輸出信號(hào)。鑒相器將鎖相環(huán)的輸入與輸出信號(hào)進(jìn)行相位比較；環(huán)路濾波器濾除相位差中的噪聲和高頻分量；最后根據(jù)相位差調(diào)整壓控振蕩器的輸出相位。當(dāng)環(huán)路中相位鎖定時(shí)，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的相差為0，即壓控振蕩器的輸出相位跟蹤輸入信號(hào)的相位，以此實(shí)現(xiàn)精確的位置解算。鎖相環(huán)法原理如圖6所示。

圖6 鎖相環(huán)法原理

圖6中，將磁編碼器檢測(cè)輸出的sinθ、cosθ作為鎖相環(huán)的輸入信號(hào)，與輸出反饋的兩路信號(hào)通過(guò)相乘器、減法器進(jìn)行相位比較，得到誤差δ，如式(3)所示。

sinθcosφ-cosθsinφ=sin(θ-φ)=sinδ

(3)

誤差δ經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器與壓控振蕩器后，輸出角度估計(jì)值φ。

綜上所述，三種位置解算方法的對(duì)比分析如表1所示。

表1 三種位置解算方法的對(duì)比分析

由表1可知，鎖相環(huán)法具有較高的抗干擾能力和高精度的解算能力，是目前磁編碼器位置解算的關(guān)鍵方法。

4 磁編碼器的誤差處理技術(shù)

受到磁極極數(shù)、軌道數(shù)、磁敏感元件的安裝偏差等因素[25-26]影響，磁編碼器的輸出信號(hào)中通常存在諧波失真、幅值偏差、相位偏移以及隨機(jī)噪聲[16,19,27]，會(huì)引起磁編碼器的位置檢測(cè)誤差。因此，對(duì)磁編碼器的誤差進(jìn)行處理，以提高檢測(cè)精度，是磁編碼器的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

4.1 諧波失真的誤差處理技術(shù)

磁編碼器應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)時(shí)，在信號(hào)檢測(cè)與采集的過(guò)程中，不可避免地受到來(lái)自實(shí)際環(huán)境的諧波干擾，如磁場(chǎng)、電路系統(tǒng)以及空氣中大量的1次、2次、多次諧波等，造成磁編碼器輸出信號(hào)的諧波失真。對(duì)此，可使用濾波和補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)諧波失真進(jìn)行處理。

文獻(xiàn)[28]首次提出基于兩級(jí)的雙層徑向基函數(shù)(radical basis function，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)正交信號(hào)進(jìn)行在線自適應(yīng)校正和插值處理，以提高磁編碼器的分辨率。第一級(jí)RBF用于自適應(yīng)校正編碼器信號(hào)中的均值、波形失真等缺陷。第二級(jí)RBF作為推理機(jī)，自適應(yīng)地映射正交的磁編碼器信號(hào)到更高階正弦波，對(duì)諧波失真進(jìn)行處理。但是，這種方法的處理精度會(huì)受到磁編碼器制造技術(shù)的限制。

文獻(xiàn)[29]提出了1種新型的霍爾式磁編碼器：使用3個(gè)或6個(gè)霍爾傳感器，構(gòu)成等邊三角形，可消減3次和3的倍數(shù)次諧波。偶數(shù)次諧波則通過(guò)1組互補(bǔ)的霍爾傳感器來(lái)處理，從而達(dá)到消減諧波失真、提高磁編碼器精度的效果。

文獻(xiàn)[30]提出了雙鎖相環(huán)法，對(duì)局部非理想性誤差進(jìn)行了研究和補(bǔ)償，利用鎖相環(huán)良好的魯棒性和環(huán)路濾波器處理諧波失真。但該方法無(wú)法同時(shí)處理隨機(jī)噪聲的干擾，其處理輸出只能近似于真實(shí)值。

文獻(xiàn)[31]提出一種雙磁道多極游標(biāo)絕對(duì)磁編碼器。首先，利用鎖相環(huán)來(lái)估計(jì)相位，處理非理想性誤差。然后，利用非線性相位補(bǔ)償來(lái)矯正因諧波存在而偏離的游標(biāo)。最后，利用極距補(bǔ)償來(lái)調(diào)節(jié)鎖相環(huán)的主相角，進(jìn)而消減諧波失真。

4.2 幅值偏差與相位偏移的誤差處理技術(shù)

由于磁敏感元件之間安裝的誤差，如2個(gè)霍爾元件之間沒(méi)有嚴(yán)格進(jìn)行正交安裝，極易造成相位偏移。此外，磁敏感元件與磁極之間的安裝偏差，如安裝的平行偏移會(huì)造成幅值偏差。這2種偏差可通過(guò)濾波的方法進(jìn)行處理。

文獻(xiàn)[32]提出1種基于優(yōu)化理論的編碼補(bǔ)償器，用于校正磁編碼器輸出的非理想信號(hào)，能有效消減輸出信號(hào)中的幅值偏差和相位偏移。但該方法建立在查表的基礎(chǔ)上，需要耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)單元。

文獻(xiàn)[33]提出了自校正和自適應(yīng)帶寬鎖相環(huán)算法，利用自適應(yīng)帶寬鎖相環(huán)算法對(duì)系統(tǒng)的相位進(jìn)行平滑估計(jì)。自適應(yīng)帶寬鎖相環(huán)算法根據(jù)相位檢測(cè)器的相位誤差對(duì)濾波器的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而消減幅值偏差和相位偏移。

文獻(xiàn)[34]提出了1種基于三階鎖相環(huán)的自適應(yīng)線性神經(jīng)元法。該鎖相環(huán)具有魯棒濾波功能，能夠消減干擾、消減幅值偏差和相位偏移，從而提高磁編碼器的精度。

4.3 隨機(jī)噪聲的誤差處理技術(shù)

在磁編碼器實(shí)際工作過(guò)程中，隨機(jī)噪聲的產(chǎn)生與影響不可避免。隨機(jī)噪聲可能引起諧波失真，直接影響輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，使得檢測(cè)精度降低。對(duì)此，可采用濾波和補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理。

文獻(xiàn)[33]提出了自校正和自適應(yīng)帶寬鎖相環(huán)算法，自動(dòng)校準(zhǔn)和降噪，對(duì)輸出位置進(jìn)行精確估計(jì)，增加輸入信號(hào)的頻率以提高分辨率。

文獻(xiàn)[34]提出了基于三階鎖相環(huán)的自適應(yīng)線性神經(jīng)元法，利用鎖相環(huán)的魯棒濾波功能，消減頻率斜坡段的噪聲和直流誤差，對(duì)磁編碼器的輸出信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高磁編碼器的精度。

文獻(xiàn)[35]采用自適應(yīng)線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊鎖相環(huán)結(jié)合，對(duì)鎖相環(huán)的帶寬進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化鎖相環(huán)捕獲時(shí)間并增強(qiáng)對(duì)噪聲的抑制，進(jìn)而消減輸出信號(hào)中的隨機(jī)噪聲，有效減小了非理想性誤差的影響，提高了磁編碼器的精度。

文獻(xiàn)[36]提出了1種補(bǔ)償隨機(jī)噪聲的先進(jìn)性自適應(yīng)數(shù)字鎖相環(huán)算法，利用鎖相環(huán)的魯棒濾波特性，可以有效消減噪聲，提高磁編碼器的精度。它還采用了高速的信號(hào)跟蹤，沒(méi)有時(shí)間延遲。該算法有效減少了計(jì)算的負(fù)擔(dān)，使其易于在低成本處理器中實(shí)現(xiàn)。

從諸多研究中不難發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)者偏向于利用鎖相環(huán)算法及其改進(jìn)算法來(lái)進(jìn)行磁編碼器的位置解算和誤差處理，并且改進(jìn)的鎖相環(huán)算法能消減大多數(shù)誤差，是磁編碼器誤差處理的主要方法。但是無(wú)論哪一種誤差處理方法都不能很好地對(duì)所有誤差進(jìn)行消減，總有1～2種誤差無(wú)法兼顧處理。

5 國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品對(duì)比分析

磁編碼器是隨著光電編碼器一起發(fā)展的一類傳感器[37]，由于抗干擾能力強(qiáng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為研究的重點(diǎn)。磁編碼器的性能指標(biāo)有分辨率、精度、靈敏度、最大旋轉(zhuǎn)速度、最大角加速度、通信速度、工作電流和可檢測(cè)的磁場(chǎng)范圍等。分辨率決定了磁編碼器可測(cè)量的最小角度[38]，是磁編碼器的關(guān)鍵指標(biāo)之一。但與光電編碼器相比，磁編碼器的分辨率仍處于較低的水平，尚不能滿足高端場(chǎng)景需求。因此，提高分辨率是國(guó)內(nèi)外研究與產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)。

目前，主要有德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、中國(guó)和日本等國(guó)家對(duì)磁編碼器進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和制造。傳統(tǒng)的磁編碼器多數(shù)是體積小、分辨率低、價(jià)格低的產(chǎn)品。雖然近年來(lái)已有較高分辨率的磁編碼器被開(kāi)發(fā)，但其分辨率仍不能滿足超高檢測(cè)精度的要求。

5.1 國(guó)內(nèi)磁編碼器品牌及產(chǎn)品對(duì)比

國(guó)內(nèi)主要有臺(tái)州西安微電機(jī)研究所、長(zhǎng)春第一光學(xué)儀器廠、深圳四方電氣技術(shù)有限公司和北京金鋼科技有限公司等對(duì)磁編碼器展開(kāi)研究和生產(chǎn)。

深圳四方電氣技術(shù)有限公司的磁編碼器產(chǎn)品主要是以磁阻傳感器為磁敏感元件的絕對(duì)式磁編碼器。其分辨率可達(dá)到17位，主要應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

北京金鋼科技有限公司的磁編碼器產(chǎn)品主要是MBP型號(hào)的磁編碼器，屬于印制線路板(printed circuit board,PCB)超高精度型，分辨率高達(dá)18～20位，厚度僅7 mm，且具有磁干擾屏蔽技術(shù)，可以在強(qiáng)磁干擾的環(huán)境中使用，擴(kuò)大了磁編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域，符合工業(yè)上小型化、高可靠性的需求。根據(jù)最新調(diào)研，北京金鋼科技有限公司研制的磁環(huán)編碼器的分辨率可達(dá)26位，主要用于軍工以及機(jī)器人領(lǐng)域。

5.2 國(guó)外磁編碼器品牌及產(chǎn)品對(duì)比

奧地利AMS公司的磁性角度傳感器的分辨率達(dá)到14位，絕對(duì)角度位置以脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation,PWM)、UVW等不同方式輸出。

德國(guó)Hengstler公司的非接觸型磁編碼器的分辨率可達(dá)17位，可自激活，能承受非常大的軸向和徑向負(fù)載，廣泛應(yīng)用于建筑機(jī)械、起重機(jī)、風(fēng)電場(chǎng)等場(chǎng)景。

英國(guó)Renishaw公司的磁編碼器產(chǎn)品主要是磁旋轉(zhuǎn)編碼器和磁環(huán)。其中，AksIM霍爾式磁編碼器的分辨率可達(dá)20位，能應(yīng)用于賽車運(yùn)動(dòng)、安全攝像機(jī)等場(chǎng)景。

日本公司先后研制出10位的增量型磁編碼器、16位的帶溫度補(bǔ)償回路和電路細(xì)分的正弦波磁編碼器，以及20位的高分辨率磁編碼器。其中，Yamaha公司研制開(kāi)發(fā)的YRE-200系列磁編碼器的分辨率高達(dá)20位。

5.3 國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品對(duì)比

國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品對(duì)比如表2所示。

表2 國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品對(duì)比

從表2可以看出，目前國(guó)內(nèi)外磁編碼器產(chǎn)品偏向于體積更小的霍爾式磁編碼器，分辨率主要為12～20位。其中，中國(guó)北京金鋼科技有限公司的磁環(huán)編碼器分辨率最高，可達(dá)26位。

6 磁編碼器的發(fā)展趨勢(shì)

雖然市場(chǎng)上已生產(chǎn)出各種類型磁編碼器產(chǎn)品，能滿足一定的應(yīng)用需求，但是對(duì)于一些存在高精度要求、對(duì)體積具有嚴(yán)苛要求的應(yīng)用場(chǎng)景，目前的磁編碼器產(chǎn)品還不能完全適用。對(duì)于高分辨率、高精度的磁編碼器，位置解算方法以及誤差處理技術(shù)是關(guān)鍵。對(duì)此，仍需發(fā)展更高階的鎖相環(huán)法或?qū)⑵渑c其他算法進(jìn)行結(jié)合，以提高位置解算的精度并有效處理誤差，進(jìn)而提高分辨率。

綜上所述，可概括出以下磁編碼器的發(fā)展趨勢(shì)。

①提高分辨率、檢測(cè)精度。提高分辨率不僅是提高精度的基礎(chǔ)，更是磁編碼器的使命。隨著對(duì)控制精確度要求的提高，高精度的測(cè)量技術(shù)與產(chǎn)品在不斷發(fā)展，磁編碼器需要不斷提高自身的分辨率以達(dá)到更高的檢測(cè)精度，適應(yīng)高精度的發(fā)展趨勢(shì)，滿足未來(lái)廣闊市場(chǎng)中更多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

②小型化、集成化。作為檢測(cè)與控制系統(tǒng)的重要部件，體積越小的磁編碼器，其應(yīng)用領(lǐng)域越廣，越符合未來(lái)產(chǎn)品的要求。此外，磁編碼器已經(jīng)逐漸被集成到控制系統(tǒng)中進(jìn)行位置信息的直接檢測(cè)與反饋，未來(lái)將不再是磁編碼器單獨(dú)對(duì)系統(tǒng)位置進(jìn)行解算再通過(guò)外部電路顯示和反饋信息。磁編碼器與被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行集成或成為一大發(fā)展方向。

③發(fā)展更簡(jiǎn)便、有效的位置解算方法與誤差處理技術(shù)。當(dāng)集成化成為發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，要求磁編碼器檢測(cè)的位置信息更加精準(zhǔn)，因此需要更加簡(jiǎn)便、有效的磁編碼器位置解算方法與誤差處理技術(shù)。過(guò)于復(fù)雜的方法不但難以實(shí)現(xiàn)，而且電路十分復(fù)雜，難以集成。因此，需要進(jìn)一步探索，在研究更加有效的位置解算方法的基礎(chǔ)上，盡可能簡(jiǎn)化其誤差處理技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法。

7 結(jié)論

本文對(duì)磁編碼器的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行了深入的分析與總結(jié)。首先，對(duì)比了磁編碼器的三種位置解算方法。其中，鎖相環(huán)法解算精度高，研究與應(yīng)用最為廣泛。其次，分析了磁編碼器位置解算的誤差來(lái)源，鎖相環(huán)法與自適應(yīng)算法相結(jié)合的誤差處理方法成為主流。然后，調(diào)研了國(guó)內(nèi)外關(guān)于磁編碼器產(chǎn)品的研究并重點(diǎn)就其分辨率進(jìn)行了對(duì)比，市場(chǎng)傾向于體積更小的霍爾式磁編碼器。其中，中國(guó)北京金鋼科技有限公司的磁環(huán)編碼器分辨率最高，可達(dá)26位。最后，對(duì)磁編碼器的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望?？偟膩?lái)說(shuō)，發(fā)展更高效的位置解算方法與誤差處理技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)磁編碼器高分辨率、高檢測(cè)精度、小型化、集成化的關(guān)鍵。本文的研究在我國(guó)磁編碼器的設(shè)計(jì)與研發(fā)、工業(yè)控制與智能制造等方面具有一定參考價(jià)值。