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時(shí)柵E+E位移傳感器的電磁場(chǎng)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化
時(shí)柵E+E位移傳感器是一種通過(guò)對(duì)時(shí)間測(cè)量而完成空間測(cè)量的柵式傳感器，這里是狹隘地指磁場(chǎng)式時(shí)柵E+E位移傳感器，場(chǎng)式時(shí)柵和變耦合系數(shù)型時(shí)柵是其中的兩大類(lèi)型，它們都是以電磁場(chǎng)作為媒介將空間位移量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。隨著時(shí)柵E+E位移傳感器朝著高速測(cè)量和高精度測(cè)量方向的發(fā)展，當(dāng)前傳感器本身的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)參數(shù)已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要，但傳統(tǒng)的時(shí)柵傳感器設(shè)計(jì)方法已經(jīng)對(duì)傳感器進(jìn)一步的改進(jìn)顯得頗為吃力。

時(shí)柵E+E位移傳感器的電磁場(chǎng)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化
為解決時(shí)柵傳感器協(xié)同工作而相互干擾的問(wèn)題,減少傳感器協(xié)同工作時(shí)數(shù)據(jù)采集的復(fù)雜程度。用分時(shí)激勵(lì)、分時(shí)采集和排隊(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)消除多路傳感器相互影響的思想,設(shè)計(jì)了基于高精度分時(shí)激勵(lì)電路、采集電路和串口發(fā)送電路。利用QUARTUSⅡ9.0開(kāi)發(fā)平臺(tái),用Signal TapⅡ進(jìn)行邏輯分析,并通過(guò)兩個(gè)時(shí)柵E+E位移傳感器搭建試驗(yàn)平臺(tái)。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)流程不僅需要投入大量的人力、物力，而且往往一種新方案的設(shè)計(jì)要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，再加上日前消費(fèi)水平的飛速提高，隨之而來(lái)的研究的成本越來(lái)越大；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的時(shí)柵傳感器設(shè)計(jì)方法不能比較精確地分析傳感器中的電磁場(chǎng)，以致設(shè)計(jì)的傳感器雖然能滿足當(dāng)前大多數(shù)情況下的要求，但傳感器的輸出信號(hào)與理想中的信號(hào)相差比較大，所以在有些情況下，比如說(shuō)在進(jìn)行高速測(cè)量時(shí)，即動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，傳感器的輸出信號(hào)質(zhì)量就要變差，導(dǎo)致測(cè)量精度的下降。對(duì)于時(shí)柵E+E位移傳感器發(fā)展過(guò)程中逐漸呈現(xiàn)的這些問(wèn)題，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法又不能很好地滿足解決問(wèn)題的需要，所以迫切需要尋求更好的方法改進(jìn)傳感器的設(shè)計(jì)方法。為了迎合時(shí)柵傳感器發(fā)展的需要，我們加強(qiáng)了對(duì)時(shí)柵傳感器電磁場(chǎng)的分析。在對(duì)時(shí)柵傳感器進(jìn)行磁路分析的基礎(chǔ)上，電磁場(chǎng)有限元分析法被引入到時(shí)柵傳感器的設(shè)計(jì)流程中，一方面使我們對(duì)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)有更準(zhǔn)確的把握，不再只是簡(jiǎn)單的“定性”分析，還要做到“定量”分析，另一方面我們可以根據(jù)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)分析結(jié)果來(lái)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，改善其輸出信號(hào)質(zhì)量，使其能適應(yīng)高速測(cè)量的需要，又能具有更高的測(cè)量精度?？梢愿鶕?jù)新方案在Ansoft Maxwell中構(gòu)建出模型，然后對(duì)其進(jìn)行仿真，如果方案中有不合理的地方可以在Ansoft Maxwell中對(duì)模型進(jìn)行修改，再仿真，直至得到令人滿意的新方案。對(duì)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)加強(qiáng)分析后，不僅發(fā)現(xiàn)了目前傳感器中存在的一些問(wèn)題，而且還找到了對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方案。

時(shí)柵E+E位移傳感器的電磁場(chǎng)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化
由于對(duì)時(shí)柵傳感器的有限元計(jì)算所運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件Ansoft Maxwell不僅完成了對(duì)時(shí)柵傳感器電磁場(chǎng)的求解，而且它給時(shí)柵傳感器的方案改進(jìn)帶來(lái)了便利，可以大大節(jié)約新方案的設(shè)計(jì)時(shí)間。仿真實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的時(shí)柵傳感器輸出信號(hào)質(zhì)量較以前有很大改善，因而傳感器的性能得以提高。試驗(yàn)表明,采用分時(shí)激勵(lì)和分時(shí)采集的方法,傳感器的精度從原來(lái)的±3″提高到±1″,可以有效解決多傳感器相互干擾的問(wèn)題。