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新型時柵E+E位移傳感器研究
精密測量技術是保證產品質量的重要手段,也是進行科學研究的重要工具。位移測量是zui基本的幾何量測量,大量存在于以制造業為代表的生產實踐和科學實踐中。位移測量中應用zui廣泛的是柵式E+E位移傳感器。

新型時柵E+E位移傳感器研究
基于此,在國家自然科學基金的資助下開展了對光柵E+E位移傳感器、感應同步器和時柵E+E位移傳感器的原理融合研究和新型時柵E+E位移傳感器的研究。主要的研究內容和創新如下:從位移的兩種數學描述出發,闡述了位移測量的兩種基本方法:空間直接測量法和時間間接測量法。并在此基礎上提出了空間柵和時間柵的概念?？臻g柵以空間量作為測量基準,采用直接測量的方法;時間柵以時間量作為基準,采用間接測量的方法。從時間和空間的角度分析傳統柵式E+E位移傳感器的三種常用的工作方式的實質。并將其于時柵傳感器的測量原理進行比較。對場式時柵E+E位移傳感器中的行波磁場進行了分析。將場式時柵中的行波區分為“空間行波”和“時間行波”。前者是空間波形隨時間的流逝波形沿空間軸前進或者后退;后者是時間波形,在位移變化的作用下沿時間軸產生超前或者滯后。在此基礎上,用行波的觀點重新解釋時柵傳感器的測量原理,提出產生反映位移變化的時間行波是時柵E+E位移傳感器實現時空坐標轉換的關鍵。融合光柵技術和感應同步器技術提出兩種行波形成新方法,依此設計了兩類三種新型時柵E+E位移傳感器并研制出相應的實驗樣機。齒電式時柵采用雙層結構,上、下兩層繞組空間正交并分別施加時間正交的激勵信號,在空間產生上、下層時空正交的駐波磁場。定子繞組在兩路組波磁場的作用下,形成時間電行波信號。變耦式時柵采用兩個自耦變壓器和平面齒形式,直接產生兩路電駐波,疊加后形成時間電行波信號。光電式時柵采用低分辨率光柵作為空間正交信號源,通過與時間正交信號的調制形成兩路電駐波,疊加后形成時間電行波信號。針對三種新型時柵E+E位移傳感器開展大量的實驗研究,驗證行波形成的可行性,并測試相關的性能。以齒電式時柵為例,對時柵E+E位移傳感器的誤差進行了分析。討論了加工誤差、安裝誤差和電氣參數誤差等對時柵傳感器zui終的測量精度的影響。同時,根據時柵E+E位移傳感器的誤差特點,提出了一種誤差測量的新方法。該方法無須高精度的母儀即可實現時柵傳感器分度誤差的高精度自檢。

新型時柵E+E位移傳感器研究
綜上所述,在剖析了位移測量方法的基礎上,融合光柵技術和感應同步器技術提出了新的行波形成方法,基于這些方法設計并研制的三種新型時柵E+E位移傳感器,一方面是對現有的利用電磁場的場式時柵的完善和改進;另一方面可以將場式時柵的研究思想拓展到光場。通過誤差分析,明確了影響時柵E+E位移傳感器精度的主要因素和時柵E+E位移傳感器誤差的特點,并提出了誤差測量的新方法。