DE102017112956B4

DE102017112956B4 - Lagedetektor

Info

Publication number: DE102017112956B4
Application number: DE102017112956.1A
Authority: DE
Inventors: Katsutoshi IWAZAWA
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: US20170356986A1; CN107504986A; CN107504986B; JP6688166B2; JP2017223505A; DE102017112956A1; US10578723B2

Abstract

Lagedetektor zum Umsetzen zweier Signale (DC, DS), die von Lagesensoren (24, 25) ausgegeben werden, in Lageinformationen, wobei sich die zwei Signale (DC, DS) relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ sinusförmig ändern und Phasen aufweisen, die um 90 Grad gegeneinander verschoben sind, wobei der Lagedetektor umfasst:einen Speicher (30, 31, 32, 33), der Offset-Korrekturwerte (CO, SO), die jeweils zum Korrigieren von in den zwei Signalen (DC, DS) enthaltenen Offset-Beträgen verwendet werden, einen Phasenkorrekturwert (PJ), der zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, und einen Amplitudenverhältniskorrekturwert (BJ), der zum Korrigieren eines Amplitudenverhältnisses zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, speichert;einen Offset-Eliminator (8, 9), der aus dem Entsprechenden der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Entsprechenden der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden der Offset-Beträge beseitigt;einen Phasenfehlereliminator (14, 15), der aus einem der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Phasenkorrekturwerts (PJ) eine Phasenfehlerkomponente beseitigt;einen Amplitudenverhältnisfehlereliminator (16), der aus dem einen der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente beseitigt;eine Interpolationsrecheneinrichtung (17), die die zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, in Lageinformationen (IP) umsetzt;eine Radiusrecheneinrichtung (18), die eine Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, berechnet und die berechnete Quadratwurzel als einen Radiuswert (RD) ausgibt;eine Fourier-Recheneinrichtung (19), die eine Änderung des Radiuswerts (RD) relativ zu den Lageinformationen (IP) durch Fourier-Analyse analysiert;eine Offset-Korrekturwertrecheneinrichtung (36), die auf der Grundlage eines analysierten Ergebnisses in der Fourier-Recheneinrichtung (19) Offset-Änderungswerte berechnet, die jeweils Beträge der Änderung der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) repräsentieren, um auf der Grundlage sowohl des Entsprechenden der berechneten Offset-Änderungswerte als auch des Entsprechenden der aktuellen Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden nächsten Offset-Korrekturwert zu ermitteln;eine Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung (40), die einen Phasenänderungswert berechnet, der einen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Phasenänderungswerts als auch eines aktuellen Phasenkorrekturwerts (PJ) einen nächsten Phasenkorrekturwert zu ermitteln,eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung (41), die einen Amplitudenverhältnisänderungswert berechnet, der ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Amplitudenänderungswerts als auch eines aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert zu ermitteln, undeine Recheneinrichtung (34, 35) für einen virtuellen Änderungswert, die auf der Grundlage von durch die Fourier-Analyse erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung sowohl einen virtuellen Phasenänderungswert (DP), der einen anderen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung jedes der Offset-Beträge und eine Änderung des Amplitudenverhältnisses ignoriert werden, als auch einen virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert (DB), der einen anderen Wert der Änderung des Amplitudenkorrekturwerts (BJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung der Phasendifferenz ignoriert wird, berechnet, wobei;die Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung (40) den Phasenänderungswert (PJB) auf der Grundlage der Offset-Änderungswerte (COB, SOB), des Radiuswerts (RD), des virtuellen Phasenänderungswerts (DP) und des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts (DB) berechnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Beschreibung offenbart einen Lagedetektor, um Ausgangssignale von Lagesensoren in Lageinformationen umzusetzen, um jeweils Signale auszugeben, die sich relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ in Form von Sinusschwingungen, deren Phasen um 90 Grad gegeneinander verschoben sind, ändern.
STAND DER TECHNIK
Im Folgenden wird anhand von 5 eine in JP 2008 - 232 649 A beschriebene herkömmliche Technik kurz beschrieben. Ein durch einen Lagesensor 24 detektiertes Kosinusschwingungssignal SC wird in einem Verstärker 3 verstärkt und als ein Zahlenwert AC ausgegeben. Ferner wird ein durch einen Lagesensor 25 detektiertes Sinusschwingungssignal SS in einem Verstärker 4 verstärkt und als ein Zahlenwert AS ausgegeben. Die verstärkten Zahlenwerte AC und AS werden in AD-Umsetzern 6 und 7 in einem Abtastintervall, das durch ein Zeitgebersignal TIM, das von einem Zeitgebercontroller 5 ausgegeben wird, angegeben wird, digitalisiert und als Zahlenwerte DC bzw. DS ausgegeben. In einem Idealzustand können die Zahlenwerte DC und DS durch die folgenden Gleichungen 1 und 2 ausgedrückt werden: $DC = G \cdot COS (36 θ)$
$DS = G \cdot SIN (36 θ)$
Allerdings enthalten die zwei digitalisierten Zahlenwerte DC und DS tatsächlich Offset-Werte COF und SOF, eine Phasendifferenz P zwischen den zwei Signalen und ein Amplitudenverhältnis B der zwei Signale, die sich aus Einbaufehlern der Lagesensoren, aus Abweichungen der Charakteristiken der Verstärker 3 und 4 und aus anderen Faktoren ergeben. Aus diesem Grund können die folgenden Gleichungen 3 und 4 verwendet werden, um die Zahlenwerte DC bzw. DS genau auszudrücken. $DC = G \cdot COS (36 θ) + COF$
$DS = B \cdot G \cdot SIN (36 θ) + P \cdot G \cdot COS (36 θ) + SOF$
Hier sind die Offset-Werte COF und SOF, der Wert P, der die Phasendifferenz angibt, und der Wert B, der das Amplitudenverhältnis angibt, in Abhängigkeit von den Messlagen geringfügig geändert. Angesichts dessen werden in JP 2008-232649 A ständig Korrekturwerte berechnet, um die Offset-Werte COF, SOF, einen Phasenfehler und einen Amplitudenverhältnisfehler zu beseitigen, um die Zahlenwerte DC und DS auf der Grundlage der berechneten Korrekturwerte zu korrigieren.
Genauer speichert ein Speicher 30 einen Kosinus-Offset-Korrekturwert CO, der ein Zahlenwert ist, der zum Beseitigen einer in dem Zahlenwert DC enthaltenen Offset-Komponente (COF) verwendet wird. Ein Subtrahierer 8 subtrahiert den in dem Speicher 30 gespeicherten Kosinus-Offset-Korrekturwert CO von dem digitalisierten Zahlenwert DC, um einen Zahlenwert DCA zu erhalten, und gibt den erhaltenen Wert DCA aus.
Außerdem speichert ein Speicher 31 einen Sinus-Offset-Korrekturwert SO, der ein Zahlenwert ist, der zum Beseitigen einer in dem Zahlenwert DS enthaltenen Offset-Komponente (SOF) verwendet wird. Ein Subtrahierer 9 subtrahiert den in dem Speicher 31 gespeicherten Sinus-Offset-Korrekturwert SO von dem digitalisierten Zahlenwert DS, um einen Zahlenwert DSA zu erhalten, und gibt den erhaltenen Wert DSA aus.
Ein Speicher 32 speichert einen Phasenkorrekturwert PJ, der ein Zahlenwert ist, der zum Berechnen einer in dem Zahlenwert DSA enthaltenen Phasendifferenz (P) verwendet wird. Ein Multiplizierer 15 multipliziert den Zahlenwert DCA mit dem Phasenkorrekturwert PJ und ein Subtrahierer 14 subtrahiert den von dem Multiplizierer 15 ausgegebenen multiplizierten Wert von dem Zahlenwert DSA, um einen Zahlenwert DSB zu erhalten.
Ein Speicher 33 speichert einen Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ, der ein Zahlenwert ist, der zum Korrigieren des in dem Zahlenwert DSB enthaltenen Amplitudenverhältnisses (B) verwendet wird. Ein Multiplizierer 16 multipliziert den Zahlenwert DSB mit dem Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ, um einen Zahlenwert DSC zu berechnen.
Die oben beschriebenen Operationen erzeugen Zahlenwerte DCA und DSC, in denen der Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis korrigiert sind. Die Zahlenwerte DCA und DSC werden in eine Radiusrecheneinrichtung 18 und in eine Interpolationsrecheneinrichtung 17 eingegeben. Die Radiusrecheneinrichtung 18 gibt einen Radiuswert RD aus, der durch eine Berechnung unter Verwendung der Zahlenwerte DCA und DSC in Übereinstimmung mit Gleichung 5 erhalten wird. $RD = \sqrt{{DCA}^{2} + {DSC}^{2}}$
Die Interpolationsrecheneinrichtung 17 führt unter Verwendung der Zahlenwerte DCA und DSC eine Arkustangensberechnung aus, um eine Interpolationslage IP (d. h. Lageinformationen) zu berechnen. Ein durch eine Zählverarbeitung auf der Grundlage von Änderungen des Signals SC und des Signals SS, der Interpolationslage IP und anderer Werte erhaltener Zählerwert kann hier verwendet werden, um Lagen zu berechnen, die durch eine kleinere Schrittweite als die Schrittweite der Wellenlänge λ getrennt sind, was jenseits des Zwecks der Erläuterung der vorliegenden Erfindung liegt und somit nicht weiter beschrieben ist.
In einer schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 wird eine Änderung des Radiuswerts RD relativ zu der Interpolationslage IP durch Fourier-Analyse analysiert. Genauer führt die schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 eine Mittelungs- und eine Interpolationsverarbeitung aus, um für jede Lageänderung um λ/2^N der Interpolationslage IP einen Wert zu erhalten, der dem Radiuswert RD entspricht, wobei sie die Komponenten erster bis dritter Ordnung eines Betrags der Änderung des Radiuswerts RD durch Fourier-Analyse berechnet. Ferner berechnet die schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 aus 2^N Radiuswerten RD einen durchschnittlichen Radiuswert RDA.
Die Kosinuskomponente und die Sinuskomponente der Wellenlänge λ, die die durch die Fourier-Berechnung erhaltenen Komponenten erster Ordnung sind, sind hier als Zahlenwerte C1 und S1 definiert; die Kosinuskomponente und die Sinuskomponente einer Wellenlänge λ/2, die die Komponenten zweiter Ordnung sind, sind hier als Zahlenwerte C2 und S2 definiert; und die Kosinuskomponente und die Sinuskomponente einer Wellenlänge λ/3, die die Komponenten dritter Ordnung sind, sind als Zahlenwerte C3 und S3 definiert.
Eine Recheneinrichtung 36 addiert die Kosinuskomponente C1 der Wellenlänge λ, die die in der schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 berechnete Komponente erster Ordnung ist, zu einem in dem Speicher 30 gespeicherten aktuellen Kosinus-Offset-Korrekturwert CO und subtrahiert die Kosinuskomponente C3 der Wellenlänge λ/3, die die Komponente dritter Ordnung ist, von den addierten Ergebnis, um den Zahlenwert COA zu berechnen. Der berechnete Zahlenwert COA wird als ein nächster Kosinus-Offset-Korrekturwert CO in dem Speicher 30 gespeichert.
Die Recheneinrichtung 37 addiert sowohl die Sinuskomponente S1 der Wellenlänge λ, die die in der schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 berechnete Komponente erster Ordnung ist, als auch die Sinuskomponente S3 der Wellenlänge λ/3, die die in der schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 berechnete Komponente dritter Ordnung ist, zu einem in dem Speicher 31 gespeicherten aktuellen Sinus-Offset-Korrekturwert SO, um einen Zahlenwert SOA zu berechnen. Der berechnete Zahlenwert SOA wird als ein nächster Sinus-Offset-Korrekturwert SO in dem Speicher 31 gespeichert.
Eine Recheneinrichtung 35 verwendet den Zahlenwert S2, der die in der schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 berechnete Sinuskomponente der Wellenlänge λ/2 ist, und den Zahlenwert RDA des durchschnittlichen Radius zur Berechnung der im Folgenden beschriebenen Gleichung 6, um einen Zahlenwert DP zu ermitteln und auszugeben. $DP = 2 \cdot S2/RDA$
Eine Subtraktionseinrichtung 38 subtrahiert den in der Recheneinrichtung 35 berechneten Zahlenwert DP von dem in dem Speicher 32 gespeicherten aktuellen Phasenkorrekturwert PJ, um den Zahlenwert PJA zu berechnen, der als ein nächster Phasenkorrekturwert PJ in dem Speicher 32 gespeichert wird.
Eine Recheneinrichtung 34 verwendet den Zahlenwert C2, der die in der schnellen Fourier-Recheneinrichtung 19 berechnete Kosinuskomponente der Wellenlänge λ/2 ist, und den Zahlenwert RDA des durchschnittlichen Radius zur Berechnung der im Folgenden beschriebenen Gleichung 7, um einen Zahlenwert DB zu ermitteln und auszugeben. $DB = (RDA + C 2) / (RDA - C2)$
Ein Multiplizierer 39 multipliziert einen in dem Speicher 33 gespeicherten aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ mit dem in der Recheneinrichtung 34 berechneten Zahlenwert DB, um einen Zahlenwert BJA zu berechnen, der als ein nächster Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ in dem Speicher 33 gespeichert wird.
In der herkömmlichen Technik werden der Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis in Abhängigkeit von den Lagen geringfügig geändert, wobei diese geringfügigen Änderungen durch die oben beschriebenen Berechnungen bestimmt werden, um mittels der bestimmten Änderungen die Genauigkeit der Interpolation zu verbessern.
Währenddessen werden in JP 2008-232649 A der Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis, die von den Lagen abhängen, auf der Grundlage der Zahlenwerte berechnet, die durch Anwenden einer Fourier-Analyse auf die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale (DCA und DSC) mit einer Wellenlänge λ in einer Schrittweitenperiode (d. h. dem Radiuswert RD) erhalten werden, um unter Verwendung der berechneten Ergebnisse eine hohe Genauigkeit der Interpolation zu verwirklichen. Allerdings wird in einem Lagedetektor der JP 2008-232649 A wegen einer größeren Änderung des Offsets oder des Amplitudenverhältnisses ein Fehler in dem Phasenkorrekturwert eingeführt, wenn eine Differenz zwischen dem aktuellen und dem nächsten Offset-Korrekturwert oder eine Differenz zwischen dem aktuellen und dem nächsten Amplitudenverhältniswert erheblich wird. Ferner wird ein Fehler in den Amplitudenverhältniswert eingeführt, der aktualisiert werden soll, wenn eine Differenz zwischen dem aktuellen und dem nächsten Phasenkorrekturwert wegen einer größeren Änderung der Phasendifferenz erheblich wird.
Mit anderen Worten, in der herkömmlichen Technik wird die Ansprechempfindlichkeit von zu aktualisierenden Korrekturwerten verschlechtert, wenn der Lagesensor einen weiten Bereich von Abweichungen des Offsets, der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses zeigt. Die verschlechterte Ansprechempfindlichkeit hat zu einem Hindernis beim Erzielen einer Verbesserung der Interpolationsgenauigkeit beigetragen.
Die DE 10 2004 038 621 B3 betrifft ein Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal, wobei zwei Signalgeber eine relativ zu den Signalgebern bewegbare Maßverkörperung mit einer Vielzahl äquidistant angeordneter Maßteilungen abtasten und hiermit korrespondierende Messsignale liefern; wobei die Messsignale bei gleichförmiger Relativbewegung der Maßverkörperung periodisch sind, eine im Wesentlichen gleiche Amplitude aufweisen, im Wesentlichen sinusförmig sind, im Wesentlichen um 90° relativ zueinander phasenversetzt sind, eine mit der Relativbewegung der Maßverkörperung korrespondierende Grundfrequenz aufweisen und die Maßverkörperung während einer Periode der Messsignale eine Relativbewegung um eine Maßteilung ausführt; wobei aus den Messsignalen unter Heranziehung von Korrekturwerten korrigierte Signale ermittelt werden; wobei anhand der korrigierten Signale ein Lagesignal der Maßverkörperung relativ zu den Signalgebern ermittelt wird; wobei auf die Grundfrequenz bezogene Fourierkoeffizienten ermittelt werden; wobei die Korrekturwerte anhand der Fourierkoeffizienten nachgeführt werden; wobei die Korrekturwerte zwei Offsetkorrekturwerte, mindestens einen Amplitudenkorrekturwert und mindestens einen Phasenkorrekturwert für die Messsignale oder einen Teil dieser Werte sowie mindestens einen Korrekturwert für mindestens eine höherfrequente Welle der Messsignale umfassen; dadurch gekennzeichnet, dass die Fourierkoeffizienten für ein Zusatzsignal ermittelt werden, das gleich der Summe der Quadrate der korrigierten Signale oder einem aus dieser Summe abgeleiteten Wert ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Patentschrift offenbart einen Lagedetektor zum Umsetzen zweier Signale, die von Lagesensoren ausgegeben werden, in Lageinformationen, wobei sich die zwei Signale relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ sinusförmig ändern und Phasen aufweisen, die um 90 Grad gegeneinander verschoben sind. Der in dieser Patentschrift offenbarte Lagedetektor enthält einen Speicher, der Offset-Korrekturwerte, die jeweils zum Korrigieren von in den zwei Signalen enthaltenen Offset-Beträgen verwendet werden, einen Phasenkorrekturwert, der zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen verwendet wird, und einen Amplitudenverhältniskorrekturwert, der zum Korrigieren eines Amplitudenverhältnisses zwischen den zwei Signalen verwendet wird, speichert, einen Offset-Eliminator, der aus dem Entsprechenden der zwei Signale auf der Grundlage des Entsprechenden der Offset-Korrekturwerte jeden der Offset-Beträge beseitigt, einen Phasenfehlereliminator, der aus einem der zwei Signale auf der Grundlage des Phasenkorrekturwerts eine Phasenfehlerkomponente beseitigt, einen Amplitudenverhältnisfehlereliminator, der aus dem einen der zwei Signale auf der Grundlage des Amplitudenverhältniskorrekturwerts eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente beseitigt, eine Interpolationsrecheneinrichtung, die die zwei Signale, die nach Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente erhalten wurden, in Lageinformationen umsetzt, eine Radiusrecheneinrichtung, die eine Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale, die nach Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente erhalten wurden, berechnet und die berechnete Quadratwurzel als einen Radiuswert ausgibt, eine Fourier-Recheneinrichtung, die eine Änderung des Radiuswerts relativ zu den Lageinformationen durch Fourier-Analyse analysiert, eine Offset-Korrekturwertrecheneinrichtung, die auf der Grundlage eines analysierten Ergebnisses in der Fourier-Recheneinrichtung Offset-Änderungswerte berechnet, die jeweils Beträge der Änderung der Offset-Korrekturwerte repräsentieren, um auf der Grundlage sowohl des Entsprechenden der berechneten Offset-Änderungswerte als auch des Entsprechenden der aktuellen Offset-Korrekturwerte jeden nächsten Offset-Korrekturwert zu ermitteln, eine Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung, die einen Phasenänderungswert berechnet, der einen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Phasenänderungswerts als auch eines aktuellen Phasenkorrekturwerts einen nächsten Phasenkorrekturwert zu ermitteln, eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung, die einen Amplitudenverhältnisänderungswert berechnet, der ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Amplitudenänderungswerts als auch eines aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwerts einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert zu ermitteln, und eine Recheneinrichtung für einen virtuellen Änderungswert, die auf der Grundlage von durch die Fourier-Analyse erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung sowohl einen virtuellen Phasenänderungswert, der einen anderen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts repräsentiert, der erhalten wird, wenn Änderungen der Offset-Beträge und eine Änderung des Amplitudenverhältnisses ignoriert werden, als auch einen virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert, der einen anderen Wert der Änderung des Amplitudenkorrekturwerts repräsentiert, der erhalten wird, wenn eine Änderung der Phasendifferenz ignoriert wird, berechnet. In dem Lagedetektor berechnet die Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung den Phasenänderungswert auf der Grundlage der Offset-Änderungswerte, des Radiuswerts, des virtuellen Phasenänderungswerts und des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts.
Die Patentschrift offenbart einen anderen Lagedetektor zum Umsetzen zweier Signale, die von Lagesensoren ausgegeben werden, in Lageinformationen, wobei sich die zwei Signale relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ sinusförmig ändern und Phasen aufweisen, die um 90 Grad gegeneinander verschoben sind. Der in dieser Patentschrift offenbarte Lagedetektor enthält einen Speicher, der Offset-Korrekturwerte, die jeweils zum Korrigieren von in den zwei Signalen enthaltenen Offset-Beträgen verwendet werden, einen Phasenkorrekturwert, der zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen verwendet wird, und einen Amplitudenverhältniskorrekturwert, der zum Korrigieren eines Amplitudenverhältnisses zwischen den zwei Signalen verwendet wird, speichert, einen Offset-Eliminator, der aus dem Entsprechenden der zwei Signale auf der Grundlage des Entsprechenden der Offset-Korrekturwerte jeden der Offset-Beträge beseitigt, einen Phasenfehlereliminator, der aus einem der zwei Signale auf der Grundlage des Phasenkorrekturwerts eine Phasenfehlerkomponente beseitigt, einen Amplitudenverhältnisfehlereliminator, der aus dem einen der zwei Signale auf der Grundlage des Amplitudenverhältniskorrekturwerts eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente beseitigt, eine Interpolationsrecheneinrichtung, die die zwei Signale, die nach Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente erhalten wurden, in Lageinformationen umsetzt, eine Radiusrecheneinrichtung, die eine Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale, die nach Beseitigung des Offset-Betrags, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente erhalten wurden, berechnet und die berechnete Quadratwurzel als einen Radiuswert ausgibt, eine Fourier-Recheneinrichtung, die eine Änderung des Radiuswerts relativ zu den Lageinformationen durch Fourier-Analyse analysiert, eine Offset-Korrekturwertrecheneinrichtung, die auf der Grundlage eines analysierten Ergebnisses in der Fourier-Recheneinrichtung Offset-Änderungswerte berechnet, die jeweils Beträge der Änderung der Offset-Korrekturwerte repräsentieren, um auf der Grundlage sowohl des Entsprechenden der berechneten Offset-Änderungswerte als auch des Entsprechenden der aktuellen Offset-Korrekturwerte jeden nächsten Offset-Korrekturwert zu ermitteln, eine Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung, die einen Phasenänderungswert berechnet, der einen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Phasenänderungswerts als auch eines aktuellen Phasenkorrekturwerts einen nächsten Phasenkorrekturwert zu ermitteln, eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung, die einen Amplitudenverhältnisänderungswert berechnet, der ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Amplitudenänderungswerts als auch eines aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwerts einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert zu ermitteln, und eine Recheneinrichtung für einen virtuellen Änderungswert, die auf der Grundlage von durch die Fourier-Analyse erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung und des Radiuswerts sowohl einen virtuellen Phasenänderungswert, der einen anderen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts repräsentiert, der erhalten wird, wenn Änderungen der Offset-Beträge und eine Änderung des Amplitudenverhältnisses ignoriert werden, als auch einen virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert, der ein anders Verhältnis der Änderung des Amplitudenkorrekturwerts repräsentiert, der erhalten wird, wenn eine Änderung der Phasendifferenz ignoriert wird, berechnet. In dem Lagedetektor berechnet die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung den Amplitudenverhältnisänderungswert auf der Grundlage des virtuellen Phasenänderungswerts und des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts.
In Übereinstimmung mit dem in dieser Beschreibung offenbarten Lagedetektor können ein Fehler des Phasenkorrekturwerts und ein Fehler des Amplitudenverhältniskorrekturwerts korrigiert werden, was dadurch zu einer weiter verbesserten Genauigkeit der Interpolation beiträgt.
Figurenliste
Anhand der folgenden Figuren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben, wobei:

1 eine Konfiguration eines Lagedetektors zeigt;
2 ein Graph ist, der ein Simulationsergebnis eines Amplitudenverhältniskorrekturwerts zeigt;
3 ein Graph ist, der ein Simulationsergebnis eines Phasenkorrekturwerts zeigt;
4 ein Graph ist, der ein anderes Simulationsergebnis des Phasenkorrekturwerts zeigt, und
5 ein Schaltbild ist, das eine Konfiguration eines herkömmlichen Lagedetektors zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird anhand von 1 ein Beispiel der Konfiguration eines Lagedetektors beschrieben. In 1, die nahezu gleich mit 5 ist, die eine herkömmliche Technik zeigt, sind Komponenten ähnlich jenen in der herkömmlichen Technik durch gleiche Bezugszeichen wie in 5 bezeichnet und werden die Beschreibungen in Bezug auf die Komponenten nicht wiederholt. Wie aus der Erläuterung der herkömmlichen Technik hervorgeht, fungieren ein Speicher 30, ein Speicher 31, ein Speicher 32 und ein Speicher 33 in diesem Beispiel in dieser Reihenfolge als Speichereinheiten zum Speichern von Offset-Korrekturwerten CO und SO, eines Phasenkorrekturwerts PJ und eines Amplitudenverhältniskorrekturwerts BJ. Die vier Speicher können aus getrennten Speichervorrichtungen (wie etwa z. B. Datenspeichern) bestehen oder können aus einer einzelnen Speichervorrichtung bestehen. Ferner können die Subtraktionseinrichtungen 8 bzw. 9 als Offset-Eliminatoren fungieren, um aus jedem der zwei Signale DC und DS einen Offset-Betrag zu beseitigen. Nochmals weiter fungieren ein Multiplizierer 15 und eine Subtraktionseinrichtung 14 gemeinsam als ein Phasenfehlereliminator, um eine Phasenfehlerkomponente aus dem Signal DS zu beseitigen. Außerdem fungiert ein Multiplizierer 16 als ein Amplitudenverhältnisfehlereliminator, um eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente aus dem Signal DS zu beseitigen.
Eine schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 empfängt als Eingaben einen von einer Radiusrecheneinrichtung 18 ausgegebenen Radiuswert RD und eine von einer Interpolationsrecheneinrichtung 17 ausgegebene Interpolationslage IP. Die schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 analysiert wie im Fall der herkömmlichen Technik eine Änderung des Radiuswerts RD relativ zu der Interpolationslage IP. Genauer führt die schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 eine Mittelungs- und Interpolationsverarbeitung aus, um für jede Lageänderung um λ/2^N der Interpolationslage IP einen dem Radiuswert RD entsprechenden Wert zu ermitteln, und berechnet mittels Fourier-Berechnung Komponenten erster bis dritter Ordnung eines Betrags der Änderung des Radiuswerts RD. Daraufhin berechnet die schnelle Fourier-Recheneinrichtung 19 aus 2^N-Radiuswerten RD einen durchschnittlichen Radiuswert RDA.
Die Kosinus- und die Sinuskomponente einer Wellenlänge λ, die die in der Fourier-Berechnung erhaltenen Komponenten erster Ordnung sind, die Kosinus- und die Sinuskomponente einer Wellenlänge λ/2, die die in der Fourier-Berechnung erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung sind, und die Kosinus- und die Sinuskomponente einer Wellenlänge λ/3, die die in der Fourier-Berechnung erhaltenen Komponenten dritter Ordnung sind, sind in dieser Reihenfolge als Zahlenwerte C1 und S1, als Zahlenwerte C2 und S2 und als Zahlenwerte C3 und S3 definiert.
Wie in Verbindung mit der herkömmlichen Technik beschrieben ist, gibt eine Recheneinrichtung 34 einen Zahlenwert DB aus, der in Übereinstimmung mit Gleichung 7 unter Verwendung des Zahlenwerts C2, der die Kosinuskomponente der Wellenlänge λ/2 ist, und des Zahlenwerts RDA, der der durchschnittliche Radius ist, berechnet wird. In der herkömmlichen Technik wird der Zahlenwert DB mit einem aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ multipliziert, um einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ (= BJA) zu berechnen. Allerdings wird in dieser Technik ein größerer Fehler eingeführt, wenn eine Phasendifferenz stark geändert wird. Umgekehrt wird kein Fehler eingeführt, selbst wenn der nächste Wert BJA als BJA = DB·BJ berechnet wird, solange die Phasendifferenz nicht geändert wird. Daher kann der Zahlenwert DB als ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts BJ in einem Zustand, in dem die Phasendifferenz ungeändert ist, angesehen werden. Angesichts dessen wird der Zahlenwert DB im Folgenden als ein „virtueller Amplitudenverhältnisänderungswert DB“ bezeichnet.
Eine Recheneinrichtung 35 gibt einen Zahlenwert DP aus, der in Übereinstimmung mit Gleichung 6 unter Verwendung des Zahlenwerts S2, der die Sinuskomponente der Wellenlänge λ/2 ist, und des Zahlenwerts RDA des durchschnittlichen Radius berechnet wird. In der herkömmlichen Technik wird der Zahlenwert DP von einem aktuellen Phasenkorrekturwert PJ subtrahiert und wird der subtrahierte Wert als ein nächster Phasenkorrekturwert PJ (= PJA) definiert. Allerdings wird in dieser Technik ein größerer Fehler eingeführt, wenn der Offset-Betrag und das Amplitudenverhältnis stark geändert sind. Umgekehrt wird kein Fehler eingeführt, selbst wenn der nächste Wert PJA als PJA = PJ - DP berechnet wird, solange der Offset-Betrag und das Amplitudenverhältnis nicht geändert sind. Daher kann der Zahlenwert DP als ein Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts PJ in einem Zustand, in dem der Offset-Betrag und das Amplitudenverhältnis ungeändert sind, angesehen werden. Angesichts dessen wird der Zahlenwert DP im Folgenden als „virtueller Phasenänderungswert DP“ bezeichnet. In diesem Fall fungieren die Recheneinrichtungen 34 und 35 als Recheneinrichtungen für virtuelle Änderungswerte, um auf der Grundlage der Komponenten zweiter Ordnung, die durch Fourier-Analyse der Änderung des Radiuswerts RD relativ zu der Interpolationslage IP erhalten werden, die virtuellen Änderungswerte DB und DP zu berechnen.
Eine Recheneinrichtung 36 subtrahiert die Kosinuskomponente C3 dritter Ordnung von der Kosinuskomponente C1 erster Ordnung, um einen Zahlenwert COB zu erhalten, und addiert einen aktuellen Kosinus-Offset-Korrekturwert CO zu dem erhaltenen Zahlenwert COB, um einen Zahlenwert COA zu berechnen. Der berechnete Zahlenwert COA wird als ein nächster Kosinus-Offset-Korrekturwert CO in dem Speicher 30 gespeichert. Da der Zahlenwert COB einen Betrag der Änderung zwischen dem aktuellen Kosinus-Offset-Korrekturwert CO und dem nächsten Kosinus-Offset-Korrekturwert CO (= COA) repräsentiert, wird der Zahlenwert COB hier im Folgenden als ein „Kosinus-Offset-Änderungswert COB“ bezeichnet.
Eine Recheneinrichtung 37 subtrahiert von der Sinuskomponente S1 erster Ordnung die Sinuskomponente S3 dritter Ordnung, um einen Zahlenwert SOB zu erhalten, und addiert zu dem erhaltenen Zahlenwert SOB einen aktuellen Sinus-Offset-Korrekturwert SO, um einen Zahlenwert SOA zu berechnen. Der berechnete Zahlenwert SOA wird als ein nächster Sinus-Offset-Korrekturwert SO in dem Speicher 31 gespeichert. Da der Zahlenwert SOB einen Betrag der Änderung zwischen dem aktuellen Sinus-Offset-Korrekturwert SO und dem nächsten Sinus-Offset-Korrekturwert SO (= SOA) repräsentiert, wird der Zahlenwert SOB hier im Folgenden als ein „Sinus-Offset-Änderungswert SOB“ bezeichnet. Es wird angemerkt, dass die Recheneinrichtungen 36 und 37 als Offset-Korrekturwertrecheneinrichtungen fungieren, um auf der Grundlage des Offset-Änderungswerts und des aktuellen Offset-Korrekturwerts den nächsten Offset-Korrekturwert zu berechnen.
Eine Recheneinrichtung 40 empfängt den in der Recheneinrichtung 36 berechneten Kosinus-Offset-Änderungswert COB, den in der Recheneinrichtung 37 berechneten Sinus-Offset-Änderungswert SOB, den in der Recheneinrichtung 34 berechneten virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert DB, den in der Recheneinrichtung 35 berechneten virtuellen Phasenänderungswert DP und den durchschnittlichen Radiuswert RDA. Die Recheneinrichtung 40 gibt einen unter Verwendung der empfangenen Zahlenwerte in der folgenden Gleichung 8 berechneten Zahlenwert PJB aus. $PJB = DP/DB + (COB \cdot SOB) / RDA$
Der Zahlenwert PJB fungiert als ein Phasenänderungswert, der den Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts PJ repräsentiert. Eine Subtraktionseinrichtung 38 subtrahiert den in der Recheneinrichtung 40 berechneten Phasenänderungswert PJB von dem in dem Speicher 32 gespeicherten aktuellen Phasenkorrekturwert PJ, um einen Zahlenwert PJA zu erhalten. Der in der Subtraktionseinrichtung 38 erhaltene Zahlenwert PJA wird als der nächste Phasenkorrekturwert PJ in dem Speicher 32 gespeichert.
Eine Recheneinrichtung 41 empfängt den in der Recheneinrichtung 35 berechneten virtuellen Phasenänderungswert DP und den in der Recheneinrichtung 34 berechneten virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert DB. Die Recheneinrichtung 41 gibt einen unter Verwendung der empfangenen Werte in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung 9 berechneten Zahlenwert BJB aus. $BJB = {DP}^{2} + DB$
Der Zahlenwert BJB wirkt als ein Amplitudenverhältnisänderungswert, der das Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts BJ repräsentiert. Ein Multiplizierer 39 multipliziert den in der Recheneinrichtung 41 berechneten Amplitudenverhältnisänderungswert BJB mit dem in dem Speicher 33 gespeicherten aktuellen Amplitudenverhältnisänderungswert BJ, um einen Zahlenwert BJA zu berechnen. Der in der Recheneinrichtung 39 berechnete Zahlenwert BJA wird als der nächste Amplitudenverhältniskorrekturwert BJ in dem Speicher 33 gespeichert.
Nachfolgend werden anhand von 2 bis 4 vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist ein Graph, der die Amplitudenverhältniskorrekturwerte BJ zeigt, die jeweils durch eine Korrekturoperation erhalten werden, die berechnet wird, während ein Phasenwinkelfehler unter Bedingungen geändert wird, dass die in einem Sinusschwingungssignal und in einem Kosinusschwingungssignal enthaltenen Anfangs-Offset-Werte auf 1,53 % der Amplituden festgesetzt sind und dass das Amplitudenverhältnis des Sinusschwingungssignals zu dem Kosinusschwingungssignal auf 1 festgesetzt ist. Ferner repräsentiert in 2 die horizontale Achse die Phasenwinkelfehler (in der Einheit Grad) und repräsentiert die vertikale Achse die Amplitudenverhältniskorrekturwerte BJ. Nochmals weiter repräsentiert in 2 eine durchgezogene Linie die mit der Konfiguration dieses Beispiels erhaltenen Amplitudenverhältniskorrekturwerte BJ, repräsentiert eine Strichlinie einen idealen Amplitudenverhältniskorrekturwert und repräsentiert eine Strichpunktlinie Amplitudenverhältniskorrekturwerte, die in Übereinstimmung mit der in 5 dargestellten herkömmlichen Technik erhalten werden. Da das Amplitudenverhältnis wie oben beschrieben im Betrieb aus 2 auf 1 festgesetzt ist, ist der ideale Amplitudenverhältniskorrekturwert, wie er durch die Strichlinie angegeben ist, 1. Dagegen ist aus 2 zu sehen, dass Abweichungen der Amplitudenverhältniskorrekturwerte von dem Idealwert (der Strichlinie) in der herkömmlichen Technik (die durch die Strichpunktlinie gezeigt ist) stärker als die Phasenwinkelfehler erhöht werden. Wie aus 2 offensichtlich ist, sind die Abweichungen gegenüber jenen in der herkömmlichen Technik andererseits drastisch verringert, während Abweichungen der Amplitudenverhältniskorrekturwerte von dem Idealwert allmählich erhöht werden, während die Phasenwinkelfehler in diesem Beispiel (durchgezogene Linie) erhöht werden.
3 ist ein Graph, der die Phasenkorrekturwerte PJ zeigt, die jeweils durch eine Korrekturoperation erhalten werden, die berechnet wird, während das Amplitudenverhältnis unter Bedingungen, dass die in dem Sinusschwingungssignal und in dem Kosinusschwingungssignal enthaltenen Anfangs-Offset-Werte auf 1,53 % der Amplituden festgesetzt werden und dass die Phasenwinkelfehler auf 0 Grad festgesetzt werden, geändert wird. In 3 repräsentiert die horizontale Achse die Amplitudenverhältnisse des Sinusschwingungssignals SS zu dem Kosinusschwingungssignal SC und repräsentiert die vertikale Achse die Phasenkorrekturwerte. Ferner gibt in 3 die durchgezogene Linie die Phasenkorrekturwerte PJ an, die mit der Konfiguration dieses Beispiels erhalten werden, gibt die Strichlinie einen gewünschten idealen Phasenkorrekturwert an und gibt die Strichpunktlinie die Phasenkorrekturwerte an, die mit der in 5 dargestellten herkömmlichen Technik erhalten werden. Da die Phasenwinkelfehler wie oben beschrieben in der in 3 dargestellten Operation auf 0 Grad festgesetzt sind, ist der erwünschte ideale Phasenkorrekturwert 0. Wie aus 3 offensichtlich ist, werden dagegen in der herkömmlichen Technik (der Strichpunktlinie) Abweichungen der Phasenkorrekturwerte von dem Idealwert (Strichlinie) größer, während die Amplitudenverhältnisse von 1 verringert werden. Andererseits ist zu sehen, dass Abweichungen der Phasenkorrekturwerte von dem Idealwert im Vergleich zu der herkömmlichen Technik drastisch verringert sind und dass die Abweichung von dem Idealwert auf nahezu null verringert ist, wenn das Amplitudenverhältnis 1 ist.
4 ist ein Graph, der die Phasenkorrekturwerte PJ zeigt, die jeweils in einer Korrekturoperation erhalten werden, die berechnet werden, während der in dem Sinusschwingungssignal enthaltene Anfangs-Offset-Wert unter Bedingungen geändert wird, dass der in dem Kosinusschwingungssignal enthaltene Anfangs-Offset-Wert auf 1,53 % der Amplitude festgesetzt ist, dass das Amplitudenverhältnis auf 1 festgesetzt ist und dass der Phasenwinkelfehler auf 0 Grad festgesetzt ist. In 4 repräsentiert die horizontale Achse Verhältnisse der Offset-Werte zu der Amplitude und repräsentiert die vertikale Achse die Phasenkorrekturwerte. Ferner gibt in 4 die durchgezogene Linie die mit der Konfiguration dieses Beispiels erhaltenen Phasenkorrekturwerte PJ an, gibt die Strichlinie einen gewünschten idealen Phasenkorrekturwert an und gibt die Strichpunktlinie die mit der in 5 dargestellten herkömmlichen Technik erhaltenen Phasenkorrekturwerte an. Da der Phasenwinkelfehler in der in 4 dargestellten Operation wie oben beschrieben auf 0 Grad festgesetzt ist, ist der ideale Phasenkorrekturwert 0 Grad. Dagegen ist aus 4 zu sehen, dass Abweichungen der Phasenkorrekturwerte von dem Idealwert (der Strichlinie) in der herkömmlichen Technik größer werden, während die Offset-Beträge erhöht werden. Andererseits ist aus 4 zu sehen, dass Abweichungen der Phasenkorrekturwerte von dem Idealwert in diesem Beispiel (der durchgezogenen Linie) im Vergleich zu der herkömmlichen Technik drastisch verringert sind und dass der Phasenkorrekturwert nahezu auf den Idealwert (0 Grad) verringert werden kann.
Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, kann gegenüber der in der herkömmlichen Technik die Genauigkeit der Bestimmung verschiedener Korrekturwerte verbessert werden und somit die Genauigkeit der Interpolation erhöht werden, da die durch den Offset-Fehler und durch den Amplitudenverhältnisfehler verursachte Änderung des Phasenkorrekturwerts und die durch den Phasenwinkelfehler verursachte Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts in diesem Beispiel korrigiert werden können.
Bezugszeichenliste

3, 4: Verstärker;
5: Zeitgebercontroller;
6, 7: AD-Umsetzer;
8, 9, 14, 38: Subtraktionseinrichtung;
15, 16, 39: Multiplizierer;
17: Interpolationsrecheneinrichtung;
18: Radiusrecheneinrichtung;
19: schnelle Fourier-Recheneinrichtung;
24, 25: Lagesensor;
30, 31, 32, 33: Speicher;
34, 35, 36, 37, 40, 41: Recheneinrichtung.

Claims

Lagedetektor zum Umsetzen zweier Signale (DC, DS), die von Lagesensoren (24, 25) ausgegeben werden, in Lageinformationen, wobei sich die zwei Signale (DC, DS) relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ sinusförmig ändern und Phasen aufweisen, die um 90 Grad gegeneinander verschoben sind, wobei der Lagedetektor umfasst: einen Speicher (30, 31, 32, 33), der Offset-Korrekturwerte (CO, SO), die jeweils zum Korrigieren von in den zwei Signalen (DC, DS) enthaltenen Offset-Beträgen verwendet werden, einen Phasenkorrekturwert (PJ), der zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, und einen Amplitudenverhältniskorrekturwert (BJ), der zum Korrigieren eines Amplitudenverhältnisses zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, speichert; einen Offset-Eliminator (8, 9), der aus dem Entsprechenden der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Entsprechenden der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden der Offset-Beträge beseitigt; einen Phasenfehlereliminator (14, 15), der aus einem der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Phasenkorrekturwerts (PJ) eine Phasenfehlerkomponente beseitigt; einen Amplitudenverhältnisfehlereliminator (16), der aus dem einen der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente beseitigt; eine Interpolationsrecheneinrichtung (17), die die zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, in Lageinformationen (IP) umsetzt; eine Radiusrecheneinrichtung (18), die eine Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, berechnet und die berechnete Quadratwurzel als einen Radiuswert (RD) ausgibt; eine Fourier-Recheneinrichtung (19), die eine Änderung des Radiuswerts (RD) relativ zu den Lageinformationen (IP) durch Fourier-Analyse analysiert; eine Offset-Korrekturwertrecheneinrichtung (36), die auf der Grundlage eines analysierten Ergebnisses in der Fourier-Recheneinrichtung (19) Offset-Änderungswerte berechnet, die jeweils Beträge der Änderung der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) repräsentieren, um auf der Grundlage sowohl des Entsprechenden der berechneten Offset-Änderungswerte als auch des Entsprechenden der aktuellen Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden nächsten Offset-Korrekturwert zu ermitteln; eine Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung (40), die einen Phasenänderungswert berechnet, der einen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Phasenänderungswerts als auch eines aktuellen Phasenkorrekturwerts (PJ) einen nächsten Phasenkorrekturwert zu ermitteln, eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung (41), die einen Amplitudenverhältnisänderungswert berechnet, der ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Amplitudenänderungswerts als auch eines aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert zu ermitteln, und eine Recheneinrichtung (34, 35) für einen virtuellen Änderungswert, die auf der Grundlage von durch die Fourier-Analyse erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung sowohl einen virtuellen Phasenänderungswert (DP), der einen anderen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung jedes der Offset-Beträge und eine Änderung des Amplitudenverhältnisses ignoriert werden, als auch einen virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert (DB), der einen anderen Wert der Änderung des Amplitudenkorrekturwerts (BJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung der Phasendifferenz ignoriert wird, berechnet, wobei; die Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung (40) den Phasenänderungswert (PJB) auf der Grundlage der Offset-Änderungswerte (COB, SOB), des Radiuswerts (RD), des virtuellen Phasenänderungswerts (DP) und des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts (DB) berechnet.
Lagedetektor zum Umsetzen zweier Signale (DC, DS), die von Lagesensoren (24, 25) ausgegeben werden, in Lageinformationen, wobei sich die zwei Signale (DC, DS) relativ zu einer gemessenen Verlagerung mit der Schrittweite einer Wellenlänge λ sinusförmig ändern und Phasen aufweisen, die um 90 Grad gegeneinander verschoben sind, wobei der Lagedetektor umfasst: einen Speicher (30, 31, 32, 33), der Offset-Korrekturwerte (CO, SO), die jeweils zum Korrigieren von in den zwei Signalen (DC, DS) enthaltenen Offset-Beträgen verwendet werden, einen Phasenkorrekturwert (PJ), der zum Korrigieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, und einen Amplitudenverhältniskorrekturwert (BJ), der zum Korrigieren eines Amplitudenverhältnisses zwischen den zwei Signalen (DC, DS) verwendet wird, speichert; einen Offset-Eliminator (8, 9), der aus dem Entsprechenden der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Entsprechenden der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden der Offset-Beträge beseitigt; einen Phasenfehlereliminator (14, 15), der aus einem der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Phasenkorrekturwerts (PJ) eine Phasenfehlerkomponente beseitigt; einen Amplitudenverhältnisfehlereliminator (16), der aus dem einen der zwei Signale (DC, DS) auf der Grundlage des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) eine Amplitudenverhältnisfehlerkomponente beseitigt; eine Interpolationsrecheneinrichtung (17), die die zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, in Lageinformationen (IP) umsetzt; eine Radiusrecheneinrichtung (18), die eine Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale (DCA, DCS), die durch Beseitigung der Offset-Beträge, der Phasenfehlerkomponente und der Amplitudenverhältnisfehlerkomponente verarbeitet worden sind, berechnet und die berechnete Quadratwurzel als einen Radiuswert (RD) ausgibt; eine Fourier-Recheneinrichtung (19), die eine Änderung des Radiuswerts (RD) relativ zu den Lageinformationen (IP) durch Fourier-Analyse analysiert; eine Offset-Korrekturwertrecheneinrichtung (36), die auf der Grundlage eines analysierten Ergebnisses in der Fourier-Recheneinrichtung (19) Offset-Änderungswerte berechnet, die jeweils Beträge der Änderung der Offset-Korrekturwerte (CO, SO) repräsentieren, um auf der Grundlage sowohl des Entsprechenden der berechneten Offset-Änderungswerte als auch des Entsprechenden der aktuellen Offset-Korrekturwerte (CO, SO) jeden nächsten Offset-Korrekturwert zu ermitteln; eine Phasenkorrekturwert-Recheneinrichtung (40), die einen Phasenänderungswert berechnet, der einen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Phasenänderungswerts als auch eines aktuellen Phasenkorrekturwerts (PJ) einen nächsten Phasenkorrekturwert zu ermitteln, eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung (41), die einen Amplitudenverhältnisänderungswert berechnet, der ein Verhältnis der Änderung des Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) repräsentiert, um auf der Grundlage sowohl des berechneten Amplitudenänderungswerts als auch eines aktuellen Amplitudenverhältniskorrekturwerts (BJ) einen nächsten Amplitudenverhältniskorrekturwert zu ermitteln, und eine Recheneinrichtung (34, 35) für einen virtuellen Änderungswert, die auf der Grundlage von durch die Fourier-Analyse erhaltenen Komponenten zweiter Ordnung und des Radiuswerts (RD) sowohl einen virtuellen Phasenänderungswert (DP), der einen anderen Betrag der Änderung des Phasenkorrekturwerts (PJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung der Offset-Beträge und eine Änderung des Amplitudenverhältnisses ignoriert werden, als auch einen virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswert (DB), der ein anders Verhältnis der Änderung des Amplitudenkorrekturwerts (BJ) repräsentiert, der dadurch erhalten wird, dass eine Änderung der Phasendifferenz ignoriert wird, berechnet, wobei; die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Recheneinrichtung (41) den Amplitudenverhältnisänderungswert (BJB) auf der Grundlage des virtuellen Phasenänderungswerts (DP) und des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts (DB) berechnet.
Lagedetektor nach Anspruch 1, wobei bei Definition der Offset-Änderungswerte der zwei Signale als COB bzw. SOB, eines Durchschnittswerts der Radiuswerte als RDA, des virtuellen Phasenänderungswerts als DP, des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts als DB und des Phasenänderungswerts als PJB der Phasenänderungswert PJB durch die folgende Gleichung berechnet wird: $PJB = DP/DB + (COB \cdot SOB) / RDA .$
Lagedetektor nach Anspruch 2, wobei: bei Definition des virtuellen Phasenänderungswerts als DP, des virtuellen Amplitudenverhältnisänderungswerts als DB, eines Durchschnittswerts der Radiuswerte als RDA und des Amplitudenverhältnisänderungswerts als BJB der Amplitudenverhältnisänderungswert BJB durch die folgende Gleichung berechnet wird: $BJB = {DP}^{2} + DB .$