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聯(lián)系我們光敏陣列直接調(diào)制的單柵式時(shí)柵E+E位移傳感器
針對傳統(tǒng)疊柵形式光柵存在制造難度大、安裝要求高等缺點(diǎn),提出了一種用時(shí)間細(xì)分空間的單柵式時(shí)柵E+E位移傳感器。從光的粒子性出發(fā),分析了用正交變化的光場信號合成光場電行波的方法;用點(diǎn)陣發(fā)光二極管(LED)模塊作為交變光源,用空間正交的光敏陣列直接耦合光強(qiáng)信號獲取了反應(yīng)空間位移的電行波信號;當(dāng)前傳感器朝著微型化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,將傳統(tǒng)差動變壓器式E+E位移傳感器進(jìn)行數(shù)字化改造,以ADμC845為控制器,RTL8019AS芯片為網(wǎng)絡(luò)接入模塊,結(jié)合以太網(wǎng)和精簡的TCP/IP協(xié)議,對傳感器線性度和溫度進(jìn)行了補(bǔ)償,重點(diǎn)論述了網(wǎng)絡(luò)接口的軟硬件設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)表明,采用該方法設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化差動變壓器式E+E位移傳感器具有良好的性能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)通信能力,以及成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。通過檢測電行波信號與激勵信號過零點(diǎn)之間的時(shí)間差,實(shí)現(xiàn)了對空間直線位移的測量。研制了原理樣機(jī),采用普通機(jī)械加工方法對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為了提高時(shí)柵E+E位移傳感器定位的可靠性,利用編碼碼道信號之間互補(bǔ)關(guān)系,提出了一種新型的編碼碼道碼字識別算法,即三類碼字識別算法,該算法可將編碼碼道歸一化誤差限提高到±0.1。液壓支架是綜采工作面的主要設(shè)備,其推移位置的準(zhǔn)確性決定著采煤工作是否能夠正常進(jìn)行。通常液壓支架的推移由推移油缸來完成。為了準(zhǔn)確測量其推移位置,設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種用于液壓支架推移油缸的時(shí)柵E+E位移傳感器。磁環(huán)控制測量桿內(nèi)干簧管通斷的原理,就可以將位移轉(zhuǎn)變成電壓信號。改變磁環(huán)的位置,相對應(yīng)的干簧管導(dǎo)通,輸出電壓隨之改變。傳感器量程為1 000 mm,相對誤差為0.800 00%,線性度約為0.095 8%,輸出電壓波動范圍為±0.001 V。實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明:時(shí)柵E+E位移傳感器運(yùn)行穩(wěn)定,測量精度高,滿足了綜采工作面液壓支架位移的測量要求。在此基礎(chǔ)上,對歸一化誤差曲線經(jīng)過有選擇性的zui小二乘法擬合,可將歸一化誤差進(jìn)一步降低至±0.05。實(shí)驗(yàn)證明該方法可以滿足碼字識別算法的要求,采用該技術(shù)的時(shí)柵E+E位移傳感器確保了定位的可靠性,提高了傳感器的穩(wěn)定性。以一端固定、另一端為任意邊界條件的振動梁為例,提出通過分部積分方法設(shè)計(jì)特定形狀的PVDF薄膜測量其結(jié)構(gòu)位移。這種分部積分方法得到的PVDFE+E位移傳感器形狀不但與外激勵力的性質(zhì)(如激勵力類型、位置以及頻率等)無關(guān),而且不需要振動梁的模態(tài)信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:這種E+E位移傳感器的設(shè)計(jì)是可行的。
光敏陣列直接調(diào)制的單柵式時(shí)柵E+E位移傳感器
結(jié)果表明,在440mm測量范圍內(nèi),樣機(jī)的測量精度可達(dá)±2μm。該單柵式時(shí)柵E+E位移傳感器減少了疊柵式傳感器對安裝工藝的要求,提高了抗干擾能力;采用的測量技術(shù)避免了傳統(tǒng)粗光柵技術(shù)存在的精度難以提高、動態(tài)特性差等缺點(diǎn),為光學(xué)位移測量提供了一種不通過精密機(jī)械細(xì)分來提高測量精度的方法。
