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雙致變型時柵E+E位移傳感器
位移測量是現代工業測量技術中zui基本同時也是應用zui廣泛的測量。隨著信息科學技術的突飛猛進,人類對E+E位移傳感器的測量要求也越來越高。目前用于位移測量的傳感器主要有光柵、感應同步器、磁柵、時柵等,但是目前這些傳感器都不能無限的增加對極數來提高傳感器的測量精度。本課題針對上述存在的問題,在目前現有的場式時柵的基礎上研制了新型的傳感器。

雙致變型時柵E+E位移傳感器
時柵E+E位移傳感器(或稱時柵)作為一種新型的測角傳感器,對它的精度評定沒有可供直接采用的標準或規范。本文以JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》為依據,以時柵示值誤差的校準方法出發,對影響時柵的不確定度因素加以分析,確定了時柵不確定度的評定方法,并根據測量數據對時柵不確定度進行了評定。被校準時柵的不確定度U=0.6,″k=2。在深入分析CORDIC基本算法原理的基礎上,實現了一種改進算法,這種改進算法的迭代方向由輸入角二進制表示時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算結果決定的不足。利用該改進的CORDIC算法,實現了時柵E+E位移傳感器激勵信號源設計。試驗表明:該方案能夠提高時柵E+E位移傳感器三相激勵信號輸出頻率和相位差的精確度,有實際應用價值。研究的主要內容有:闡述了時柵的時空坐標轉變理論,利用時間量來測量空間的位移量。介紹了單齒式時柵和場式時柵的測量原理。描述了行波和駐波這兩種正弦波的波動方程,二者之間在一定的條件下可相互轉變。根據場式時柵的行波原理提出了雙致變型時柵的行波方程。利用仿真軟件對雙致變型時柵的原理模型進行仿真,驗證了該模型在不改變現有時柵的對極數的情況下,可使傳感器的分辨力提高一倍。根據時柵的行波方程和電磁感應原理采用PCB的加工方式研制了傳感器的信號拾取端的結構,并開發了高頻的激勵電源信號電路。設計了雙致變型時柵的后續信號處理電路,將行波信號轉換成可以直接讀取的位置信息,并對系統的電磁兼容性提出了幾點解決措施。對設計的傳感器進行原理性試驗和精度實驗研究,通過對實驗數據的分析利用誤差修正的方法提高傳感器的測量精度。

雙致變型時柵E+E位移傳感器
綜上所述,本文在分析了時柵的波動方程的基礎上,利用電磁感應的原理,研制了雙致變型時柵位移傳感器。該傳感器在原有的時柵基礎上分辨力能提高一倍,通過實驗和誤差分析,確定了影響傳感器精度的主要因素,為提高傳感器的測量精度提供依據。該課題為時柵的研究開辟了新的思路,對進一步提高時柵傳感器的測量精度并推動其產業化發展具有重要的理論和現實意義。