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時柵E+E位移傳感器智能化實現方法研究
時柵是一種利用時間測量空間位移的新型E+E位移傳感器。研究智能化技術可以充分利用軟件來提高時柵的精度、改善時柵的性能。提出一種基于數字閉環(huán)控制技術的時柵自補償方法,消除了工作條件、電路參數變化等因素的影響。提出一種實現時柵自校零與自校準的方法,無需外部高精度基準信號,消除了時柵零點漂移和增益漂移。并提出一種實現時柵誤差自校正的方法。實踐證明,采用自補償、自校零與自校準技術實現了時柵的高穩(wěn)定度,采用自校正技術實現了時柵的高精度。

時柵E+E位移傳感器智能化實現方法研究
針對時柵角E+E位移傳感器定子和轉子的加工誤差對測量精度的影響,利用多測頭法分離出多次諧波成分并加以修正。根據場式時柵角E+E位移傳感器的誤差特點,針對32對極場式時柵進行了理論分析,分離并消除64次及64的整數倍次以外的諧波分量。定子和轉子線槽的分度誤差被修正以后,時柵角E+E位移傳感器測量精度達到了2′的預定指標。針對現有納米測量技術量程小和測量環(huán)境要求苛刻等不足,提出研究一種以高頻時鐘脈沖作為計量基準的新型納米E+E位移傳感器,利用差動平行電容極板構建的交變電場進行精密測量。為了優(yōu)化傳感參數并提高測量精度,對納米時柵傳感器在不同參數條件下的電場分布與誤差特性進行了研究。首先根據其測量特征,利用ANSYS軟件建立二維仿真模型,對不同參數條件下傳感器的電場分布進行分析;再通過實驗驗證,找出不同參數與誤差特性之間的關系;zui后根據仿真和實驗結果,對傳感參數進行優(yōu)化設計。實驗表明:在200 mm測量范圍內,傳感器精度達到±300 nm。為納米時柵優(yōu)化設計和精度提高提供了可靠的理論依據和。在分析增量式時柵可靠性問題的基礎上,介紹了冗余設計思想和冗余結構,給出了增量式時柵E+E位移傳感器信號處理電路的硬件冗余設計方案;增加動測頭,并將其產生的信號采用并聯(lián)方式進行增量式時柵防失步硬件冗余結構設計;在保證防失步可靠度的基礎上,并聯(lián)幾個相同結構的防失步電路模塊,可有效防止由于串擾引起的增步現象。對設計方案進行了仿真分析,并給出了增量式時柵可靠性設計的參考數據。結果顯示,選取適當的動測頭數,可在提高實時性的同時提高增量式時柵E+E位移傳感器的可靠性。場式時柵E+E位移傳感器基于時空坐標轉換理論,利用電機旋轉磁場作為時空坐標系中的運動坐標系,將空間被測位移轉換為時間的測量。磁場的質量及磁極對數的選取均與時柵測量精度有關。采用"時域信號、空域分析"的思想,將時柵E+E位移傳感器輸出的按時采樣的角E+E位移傳感器信號轉換成按空間均分的角位移信號,實現了用時柵替代等空間采樣的光柵作為檢測元件應用于傳動誤差測量。文章針對場式時柵旋轉磁場極對數對時柵精度的影響進行了研究,對于提高時柵精度具有重要意義。

時柵E+E位移傳感器智能化實現方法研究
搭建了試驗裝置,繪制了試驗的傳動誤差曲線,由曲線頻譜圖,分析、確定了誤差的主要產生環(huán)節(jié)。證明了用時柵代替光柵測量傳動誤差是行之有效的。該研究不僅實現了用成本低廉的時柵代替光柵,而且克服了課題組前期開發(fā)的傳動誤差測試系統(tǒng)的采樣不穩(wěn)定性和速率不同步性帶來的誤差。