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大量程場式時柵E+E位移傳感器設計技術研究
納米位移測量技術是現(xiàn)代科技發(fā)展的基礎和導向，也是重大科學的前沿，國內多位學者已經(jīng)展開了納米測量技術的相關研究。納米直線E+E位移傳感器是現(xiàn)代工業(yè)、國防軍工等特殊需求的核心技術和關鍵部件。目前，量程可以達到幾百毫米的納米級E+E位移傳感器主要是包括光柵、激光干涉儀、感應同步器、容柵、磁柵等。

大量程場式時柵E+E位移傳感器設計技術研究
現(xiàn)階段而言，一百毫米以上的大量程的納米測量只有光柵和激光干涉儀兩種測量儀器可以實現(xiàn)。 光柵傳感器是目前zui常見的納米測量儀器，光柵是利用精密的刻線測量位移量，也就是說光柵的精度、分辨率*依賴于儀器加工時刻線的精度。提出一種基于"互聯(lián)網(wǎng)+"思維的時柵E+E位移傳感器研究方法。通過網(wǎng)絡化測控技術的應用實現(xiàn)時柵的數(shù)據(jù)采集、處理。同時,利用網(wǎng)絡間的傳感器形成互校正體系,保持傳感器的精度穩(wěn)定性,實現(xiàn)產品的遠程診斷與調試維修功能。通過網(wǎng)絡化集群構建傳感器互校正體系的方案不僅可以提升時柵產品的網(wǎng)絡化、信息化和智能化,而且也將加快時柵E+E位移傳感器產品化進程。目前，海德漢公司研制的LIP201型光柵E+E位移傳感器在270mm量程內精度實現(xiàn)了±100nm。但光柵刻線加工時受到光學衍射極限、測量范圍與測量精度相互制約的影響，制約光柵進一步向納米級發(fā)展。 時柵傳感器是針對目前國內外納米測量的技術瓶頸由我國*提出的以時間測量空間的方式，是一種利用“柵面”代替“柵線”測量位移的儀器。電場式時柵E+E位移傳感器是基于電場耦合原理和微納加工技術設計研發(fā)的一種新式時柵傳感器。相比傳統(tǒng)時柵具有結構簡單、功耗低、工藝成熟、測量精度高等特點。電場式時柵是向著大量程納米級測量儀器的研究的一項突破性項目，同時將在理論的基礎上設計出傳感器樣機。主要針對電場式時柵傳感器的樣機加工，進行了以下幾點工作：簡單介紹了電場時柵的傳感器的設計原理并利用COMSOL軟件建立電場仿真模型，分析傳感器的電場分布情況，初步確定了傳感器的電極間距、動定尺間距、電極間隙對于電場分布的影響，確定了時柵的設計參數(shù)。針對時柵E+E位移傳感器網(wǎng)絡化通信的要求,提出了一種時柵E+E位移傳感器便攜式遠程測量系統(tǒng)的設計方案。根據(jù)時柵E+E位移傳感器的特點,該系統(tǒng)采用STM32F103和AD9959產生激勵信號,選擇以太網(wǎng)、WIFI、GPRS作為互聯(lián)網(wǎng)通信接口,實現(xiàn)傳感器互聯(lián)網(wǎng)功能,建立時柵E+E位移傳感器產品后臺服務終端,以達到時柵E+E位移傳感器產品遠程防偽、遠程故障診斷與自校準功能。采用Android人機交互界面進行數(shù)據(jù)管理,具有低功耗、使用方便、操作簡單等特點,提升了時柵傳感器產品網(wǎng)絡化和智能化功能。當結構不同的定子電樞繞組中通以對稱交流電時,它們可以在定子和轉子的氣隙中建立特性有差異的旋轉磁場。把這些旋轉磁場作為動坐標系所構成的時柵E+E位移傳感器,其精度和分辯率會有所不同。為了提高時柵E+E位移傳感器的性能,對不同定子繞組建立的旋轉磁場進行比較。

大量程場式時柵E+E位移傳感器設計技術研究
在仿真結果的基礎上設計掩膜版，并根據(jù)可能出現(xiàn)的問題設計出解決方案，針對大量程加工的難度提出高精度拼接技術實現(xiàn)電場時柵傳感器樣機的加工。對于加工出的樣機在形貌、結構以及測試性能進行測試，初步實現(xiàn)的電場式時柵傳感器微納米級測量。通過對大量程高精度電場式時柵傳感器的加工，形成一套基于高精度拼接技術的大量程傳感器的微納加工技術，有望為我國的位移測量技術的提高作出一定的貢獻。