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雙致變型時(shí)柵E+E位移傳感器
位移測(cè)量是現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量技術(shù)中zui基本同時(shí)也是應(yīng)用zui廣泛的測(cè)量。隨著信息科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),人類對(duì)E+E位移傳感器的測(cè)量要求也越來(lái)越高。目前用于位移測(cè)量的傳感器主要有光柵、感應(yīng)同步器、磁柵、時(shí)柵等,但是目前這些傳感器都不能無(wú)限的增加對(duì)極數(shù)來(lái)提高傳感器的測(cè)量精度。本課題針對(duì)上述存在的問題,在目前現(xiàn)有的場(chǎng)式時(shí)柵的基礎(chǔ)上研制了新型的傳感器。

雙致變型時(shí)柵E+E位移傳感器
時(shí)柵E+E位移傳感器(或稱時(shí)柵)作為一種新型的測(cè)角傳感器,對(duì)它的精度評(píng)定沒有可供直接采用的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。本文以JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》為依據(jù),以時(shí)柵示值誤差的校準(zhǔn)方法出發(fā),對(duì)影響時(shí)柵的不確定度因素加以分析,確定了時(shí)柵不確定度的評(píng)定方法,并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)柵不確定度進(jìn)行了評(píng)定。被校準(zhǔn)時(shí)柵的不確定度U=0.6,″k=2。在深入分析CORDIC基本算法原理的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)算法,這種改進(jìn)算法的迭代方向由輸入角二進(jìn)制表示時(shí)的各位位值直接確定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度計(jì)算結(jié)果決定的不足。利用該改進(jìn)的CORDIC算法,實(shí)現(xiàn)了時(shí)柵E+E位移傳感器激勵(lì)信號(hào)源設(shè)計(jì)。試驗(yàn)表明:該方案能夠提高時(shí)柵E+E位移傳感器三相激勵(lì)信號(hào)輸出頻率和相位差的精確度,有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究的主要內(nèi)容有:闡述了時(shí)柵的時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)變理論,利用時(shí)間量來(lái)測(cè)量空間的位移量。介紹了單齒式時(shí)柵和場(chǎng)式時(shí)柵的測(cè)量原理。描述了行波和駐波這兩種正弦波的波動(dòng)方程,二者之間在一定的條件下可相互轉(zhuǎn)變。根據(jù)場(chǎng)式時(shí)柵的行波原理提出了雙致變型時(shí)柵的行波方程。利用仿真軟件對(duì)雙致變型時(shí)柵的原理模型進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了該模型在不改變現(xiàn)有時(shí)柵的對(duì)極數(shù)的情況下,可使傳感器的分辨力提高一倍。根據(jù)時(shí)柵的行波方程和電磁感應(yīng)原理采用PCB的加工方式研制了傳感器的信號(hào)拾取端的結(jié)構(gòu),并開發(fā)了高頻的激勵(lì)電源信號(hào)電路。設(shè)計(jì)了雙致變型時(shí)柵的后續(xù)信號(hào)處理電路,將行波信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以直接讀取的位置信息,并對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容性提出了幾點(diǎn)解決措施。對(duì)設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行原理性試驗(yàn)和精度實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析利用誤差修正的方法提高傳感器的測(cè)量精度。

雙致變型時(shí)柵E+E位移傳感器
綜上所述,本文在分析了時(shí)柵的波動(dòng)方程的基礎(chǔ)上,利用電磁感應(yīng)的原理,研制了雙致變型時(shí)柵位移傳感器。該傳感器在原有的時(shí)柵基礎(chǔ)上分辨力能提高一倍,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和誤差分析,確定了影響傳感器精度的主要因素,為提高傳感器的測(cè)量精度提供依據(jù)。該課題為時(shí)柵的研究開辟了新的思路,對(duì)進(jìn)一步提高時(shí)柵傳感器的測(cè)量精度并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。