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時柵E+E位移傳感器智能化實現(xiàn)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(shù)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(shù)變化等因素的影響。提出一種實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)了時柵的高穩(wěn)定度,采用自校正技術實現(xiàn)了時柵的高精度。

時柵E+E位移傳感器智能化實現(xiàn)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(jù)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(shù)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(xiàn)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(shù)并提高測量精度,對納米時柵傳感器在不同參數(shù)條件下的電場分布與誤差特性進行了研究。首先根據(jù)其測量特征,利用ANSYS軟件建立二維仿真模型,對不同參數(shù)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(shù)與誤差特性之間的關系;zui后根據(jù)仿真和實驗結果,對傳感參數(shù)進行優(yōu)化設計。實驗表明:在200 mm測量范圍內(nèi),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(jù)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(chǎn)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(xiàn)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(shù)據(jù)。結果顯示,選取適當?shù)膭訙y頭數(shù),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(shù)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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。