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時(shí)柵E+E位移傳感器電磁場(chǎng)分析與前端信號(hào)電路設(shè)計(jì)
時(shí)柵E+E位移傳感器作為一種新型柵式E+E位移傳感器，正朝著高速和高精度測(cè)量方向發(fā)展。從磁場(chǎng)式時(shí)柵（狹隘指場(chǎng)式時(shí)柵和變磁阻型時(shí)柵）測(cè)量原理和基本結(jié)構(gòu)入手，通過對(duì)其進(jìn)行電磁場(chǎng)分析，力求建立各參數(shù)與傳感器輸出的關(guān)系，達(dá)到其磁路優(yōu)化目的。

時(shí)柵E+E位移傳感器電磁場(chǎng)分析與前端信號(hào)電路設(shè)計(jì)
另一項(xiàng)工作就是設(shè)計(jì)時(shí)柵傳感器微小信號(hào)提取電路，確保測(cè)量信息完整進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路中，該電路是原始測(cè)量與后續(xù)處理的橋梁。本文完成工作如下：采用磁路分析法對(duì)兩種目標(biāo)時(shí)柵進(jìn)行了磁路計(jì)算，得出各磁場(chǎng)分布情況和理論輸出波形，局限于“定性”分析。接下來，引入有限元分析，對(duì)影響時(shí)柵電磁場(chǎng)及輸出信號(hào)的主成分參數(shù)，主要包括轉(zhuǎn)子槽型、氣隙寬度、轉(zhuǎn)子齒寬、槽寬對(duì)電磁場(chǎng)影響進(jìn)行了“定量”分析，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)?；跁r(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論而研制的時(shí)柵E+E位移傳感器實(shí)現(xiàn)了以時(shí)間測(cè)量空間,但關(guān)鍵是要構(gòu)建一個(gè)以恒速V運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。V的穩(wěn)定度直接決定時(shí)柵的性能。為提高時(shí)柵的測(cè)量精度,采用數(shù)字閉環(huán)控制方法去獲得恒速V,提出了一種時(shí)柵E+E位移傳感器自補(bǔ)償方案,以消除溫度、電子元器件等因素的影響。實(shí)踐證明,運(yùn)用自補(bǔ)償技術(shù)抑制了時(shí)柵輸出值的漂移現(xiàn)象,該技術(shù)在時(shí)柵中的應(yīng)用是成功的。并且這種自補(bǔ)償功能的實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)了時(shí)柵所具有的智能性。選取場(chǎng)式時(shí)柵5個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用正交設(shè)計(jì)法，通過有限元仿真求解形成學(xué)習(xí)樣本，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-遺傳算法（BPNN-GA）原理在Matlab中編程實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)優(yōu)化：選用Levenberg-Marquardt （LM）算法訓(xùn)練BPNN，建立網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出的非線性映射關(guān)系，利用多元統(tǒng)計(jì)線性回歸法評(píng)估網(wǎng)絡(luò)泛化（預(yù)測(cè)）性能，構(gòu)建GA目標(biāo)函數(shù)，將BPNN作為GA目標(biāo)函數(shù)求解器，用GA搜索完成對(duì)磁路參數(shù)的優(yōu)化。將優(yōu)化后的組合參數(shù)建模驗(yàn)證，其輸出信號(hào)較優(yōu)化前提高23.15%，誤差為0.784%。前端信號(hào)處理電路采用模塊化設(shè)計(jì)，包括前置放大、帶通濾波、非線性放大、波形轉(zhuǎn)換及光電耦合這5個(gè)模塊。通過multisim仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了電路對(duì)傳感器微小信號(hào)提取及處理的功能。

時(shí)柵E+E位移傳感器電磁場(chǎng)分析與前端信號(hào)電路設(shè)計(jì)
將磁路分析、有限元分析、正交試驗(yàn)、BPNN-GA原理、多元統(tǒng)計(jì)線性回歸法相結(jié)合，對(duì)磁場(chǎng)式時(shí)柵傳感器進(jìn)行電磁場(chǎng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究成果對(duì)提高傳感器磁場(chǎng)利用率具有指導(dǎo)意義。該研究方法具有通用性和適應(yīng)性，可極大縮短試驗(yàn)周期，降低設(shè)計(jì)成本，廣泛適用于其它各工程電磁分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的工程實(shí)用價(jià)值。