学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

直线式时栅位移传感器实验方法与精度研究

作　者: 张天恒
导　师: 彭东林
学　校: 重庆理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 时栅位移传感器光栅阿贝误差动态测试数据拟合
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

时栅是采用“以时间测空间”的思想原理,完全不同于光栅等基于空间精密刻划技术的各种传统位移传感器,历经十几年的努力,圆分度时栅位移传感器的研究已有很大突破,已在计量部门、制造业和国防军工三大领域获得快速推广,充分展现其制造工艺简单、抗干扰能力强、成本低、智能化程度高等显著优势,具有很好的市场前景。长度是一个极为重要的物理量,它是国际单位制的七个基本物理量(长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、物质的量和光强度)之一。因此,长度位移的测量在测量技术中占有着不可忽略的位置。为了延伸时栅传感器的种类,笔者所在的课题组在国家自然科学基金的资助下,借鉴研发圆分度时栅位移传感器过程中积累的丰富经验,进一步对直线式时栅位移传感器进行了更深入的研究。为了提高精度,达到计量水平。本文所反映的主要研究内容如下:1.对比分析感应同步器、光栅和时栅的工作原理,找出它们的共性与区别,为直线式时栅位移传感器进一步研究提供了理论依据。2.根据直线电机原理,介绍了直线式时栅位移传感器的原理,设计出间隙均匀的机械开槽代替用双排滚针手工排列的结构。以便于以形成满足时空坐标转换的行波磁场。3.选用热膨胀系数相同的材料,设计出定尺与导轨,滑尺与滑块机构,保证了滑尺、导轨与定尺的平行度,简化了机构安装环节,减小了阿贝误差和温度误差的影响。4.介绍传感器的误差分离与自修正技术,动态测量数据的预处理技术,动态误差分离与实时修正。5.运用直线式时栅位移传感器、Heidenhain直线光栅与Renishaw激光干涉仪的对比试验。借鉴圆时栅中的局部拟合整体的修正方法进行试验研究。6.采用曲线拟合法、逐点修正法和谱分析法对采样数据进行处理,通过大量的静态试验、动态试验找到影响精度的因素,以便于提高测量的精度。综上所述,在已经验证的直线式时栅位移传感器可行性基础上,进行了大量的实验与更深层次的研究,为直线式时栅位移传感器研究工作的全面展开奠定了基础,对高精度直线式时栅位移传感器的研发工作具有重要意义,提高测量精度,达到计量水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 本课题的来源、目的和意义  9-10
  1.2 位移传感器研究的国内外现状  10-11
  1.3 位移传感器技术的发展  11-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-17
2 常用直线栅式位移传感器原理分析  17-29
  2.1 感应同步器  17-20
    2.1.1 感应同步器的鉴幅工作方式  18-19
    2.1.2 感应同步器的鉴相工作方式  19-20
  2.2 光栅式位移传感器测量原理  20-25
    2.2.1 光栅位移传感器中的莫尔条纹  20-23
    2.2.2 光栅的非调制工作方式  23-24
    2.2.3 光栅的相位调制工作方式  24-25
  2.3 时栅位移传感器的原理  25-29
3 直线式时栅位移传感器设计  29-39
  3.1 直线式时栅位移传感器原理  29-32
    3.1.1 直线电机的基本工作原理  29-30
    3.1.2 直线式时栅位移工作原理  30-32
  3.2 直线时栅位移传感器的结构设计  32-34
    3.2.1 双排滚针结构  32-33
    3.2.2 机械开槽式结构  33-34
  3.3 温度误差与阿贝误差  34-39
    3.3.1 温度影响的分析与处理  35-36
    3.3.2 阿贝误差的分析与处理  36-39
4 动态测量误差分离与实时修正  39-51
  4.1 误差分离与修正技术的内容与分类  39-40
    4.1.1 误差分离与修正技术的内容  39
    4.1.2 误差修正方法的分类  39-40
  4.2 传感器非线性自修正技术  40-45
    4.2.1 查表法  40-43
    4.2.2 曲线拟合法  43-45
  4.3 动态测量数据预处理  45-47
    4.3.1 数据截断和采样  45-46
    4.3.2 异常数据剔除  46-47
  4.4 动态误差分离与实时修正  47-48
    4.4.1 动态测量误差分离技术  47
    4.4.2 实时误差综合修正原理  47-48
  4.5 逐点误差修正  48-51
5 试验研究及精度分析  51-67
  5.1 试验测量系统设计  51-52
  5.2 定位控制系统实验  52-56
    5.2.1 高精度定位系统的硬件设计  52-54
    5.2.2 高精度自动定位控制系统软件设计  54-56
  5.3 直线式时栅位移传感器的静态试验  56-60
    5.3.1 直线式时栅位移传感器与直线光栅的静态对比试验  57-58
    5.3.2 直线式时栅与激光干涉仪的静态对比试验  58-60
  5.4 直线式时栅位移传感器的动态试验  60-61
  5.5 精度分析  61-67
    5.5.1 静态测量的精度分析  61-62
    5.5.2 动态测量的精度分析  62-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 总结  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

直线式时栅位移传感器实验方法与精度研究

内容摘要

全文目录

相似论文