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場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究
歷經(jīng)十多年的努力,圓分度時(shí)柵E+E位移傳感器的研究已有很大突破,在時(shí)柵從實(shí)驗(yàn)室研究成果到市場(chǎng)化的產(chǎn)品推廣過程中邁出了步伐。與傳統(tǒng)柵式E+E位移傳感器相比,時(shí)柵E+E位移傳感器具有制造工藝簡單、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、智能化程度高等顯著優(yōu)勢(shì),具有很好的市場(chǎng)前景。

場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究
已經(jīng)研制出的場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器樣機(jī)驗(yàn)證了場(chǎng)式時(shí)柵*可以用于直線測(cè)量,解決了機(jī)械式時(shí)柵不能解決的無限長運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系問題。筆者所在的課題組在國家自然科學(xué)基金的資助下,借鑒了研發(fā)圓分度時(shí)柵E+E位移傳感器過程中積累的豐富經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步對(duì)場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器進(jìn)行了更深入的研究。在提高直線時(shí)柵精度上解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題。所反映的主要研究內(nèi)容如下:對(duì)比分析光柵、感應(yīng)同步器和時(shí)柵的工作原理,找出它們的共性與區(qū)別,為直線時(shí)柵E+E位移傳感器進(jìn)一步研究提供了理論依據(jù)。目前上大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡大都采用拼接鏡面的方法 ,用許多小口徑的子鏡拼成大口徑的主鏡。在拼接成大型主鏡時(shí)要求各子鏡鏡面共面或共焦 ,這就要求子鏡在鏡面方向有位移促動(dòng)器動(dòng)作的同時(shí) ,有相應(yīng)的E+E位移傳感器來檢測(cè)和控制。目前可用來測(cè)量這種位移的傳感器有三種類型 :電容式、電感式和光電式 ,其中電容式E+EE+EE+E位移傳感器是zui成熟的一種 ,價(jià)格也zui貴 ;光電式是zui有潛力的一種。文中給出了這三種E+E位移傳感器的原理和特點(diǎn)。zui后 ,指出了下一代大型拼接鏡面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中所用傳感器的考慮。提出合理的設(shè)計(jì)方案,以形成滿足時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的行波磁場(chǎng)。首先,設(shè)計(jì)出圓柱代替開槽使間隙均勻的機(jī)械結(jié)構(gòu),保證了三相交流電機(jī)式繞組線圈在空間上的均勻性。其次,自制的信號(hào)源給定尺繞組線圈提供對(duì)稱的三相激勵(lì)電流。以上兩點(diǎn)是行波磁場(chǎng)構(gòu)建勻速運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的關(guān)鍵所在,也是場(chǎng)式直線時(shí)柵的理論實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。分別設(shè)計(jì)出定尺與導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和滑尺與滑塊機(jī)構(gòu),保證了滑尺通過導(dǎo)軌與定尺保持平行,簡化了機(jī)構(gòu)安裝環(huán)節(jié),減小了阿貝誤差的影響。采用逐點(diǎn)誤差補(bǔ)償法和zui小二乘法對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,設(shè)計(jì)出更加方便的人機(jī)界面測(cè)量系統(tǒng),將下位機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過RS-232串口通訊傳給上位機(jī),進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。分析了直線測(cè)量中的阿貝原則和溫度影響所引起的誤差,并采取一定的措施來減小這些誤差,或者將其控制在一定范圍之內(nèi)。

場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究
綜上所述,在已經(jīng)驗(yàn)證的場(chǎng)式直線時(shí)柵E+E位移傳感器可行性基礎(chǔ)上,進(jìn)行了更深層次的研究,解決了影響直線時(shí)柵精度的幾個(gè)關(guān)鍵問題,為直線時(shí)柵E+E位移傳感器研究工作的全面展開奠定了基礎(chǔ),對(duì)高精度直線時(shí)柵E+E位移傳感器的研發(fā)工作具有重要意義,加快了時(shí)柵傳感器由實(shí)驗(yàn)室研究成果向市場(chǎng)產(chǎn)品化的步伐。