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時(shí)柵E+E位移傳感器的誤差分離與補(bǔ)償方法研究
為進(jìn)一步提高時(shí)柵角位移測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度,降低生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間,根據(jù)時(shí)柵傳感器的誤差組成和誤差特性,提出了一種新的誤差補(bǔ)償方法;同時(shí)建立了基于傅里葉函數(shù)的誤差分離模型。該補(bǔ)償方法將沿空間正弦分布的非線性誤差轉(zhuǎn)化成線性誤差,并運(yùn)用zui小二乘法理論對(duì)系統(tǒng)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)試驗(yàn)與測(cè)試證明,采用該方法進(jìn)行誤差補(bǔ)償可以大幅度提高時(shí)柵角位移測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度。

時(shí)柵E+E位移傳感器的誤差分離與補(bǔ)償方法研究
許多傳感器都存在加工制造精度不足和安裝誤差問(wèn)題,導(dǎo)致通過(guò)轉(zhuǎn)換元件拾取的信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,而信號(hào)幅值的波動(dòng)又引起傳感器的測(cè)量誤差?；谔岢龅臅r(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法,分析用此方法實(shí)現(xiàn)直線位移測(cè)量的原理,給出行波磁場(chǎng)下感應(yīng)信號(hào)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)直線時(shí)柵E+E位移傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì).原有的基于變耦合系數(shù)變壓器原理的時(shí)柵E+E位移傳感器方案在產(chǎn)生電行波的過(guò)程中,所得的電行波信號(hào)相對(duì)較小,而且很容易受到周圍電磁環(huán)境影響。本文對(duì)利用光電技術(shù)和變電容產(chǎn)生電行波信號(hào)的方法進(jìn)行了分析總結(jié),進(jìn)而提出了一種全新的電行波信號(hào)產(chǎn)生方法。針對(duì)這一問(wèn)題,作者在“運(yùn)用電子技術(shù)去彌補(bǔ)機(jī)械精度的不足”的思想指導(dǎo)下,提出了一種電子校正的方法,將無(wú)線電信號(hào)處理中的自動(dòng)增益控制技術(shù)應(yīng)用到傳感器信號(hào)處理中,并設(shè)計(jì)了由乘除法器AD534構(gòu)成的自動(dòng)增益控制(AGC)電路。zui后,以作者正在研制的時(shí)柵E+E位移傳感器為例,給出了采用自動(dòng)增益控制技術(shù)前后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在已研制成功的圓時(shí)柵的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了比圓分度應(yīng)用范圍更廣的直線式時(shí)柵傳感器的研究。直線式時(shí)柵基于直線電機(jī)原理建立物理模型與數(shù)學(xué)模型,作為直線式時(shí)柵的理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。提出了直線式時(shí)柵的機(jī)械結(jié)構(gòu)型式,同時(shí)研究了增量式時(shí)柵的信號(hào)處理電路及軟件系統(tǒng)。研究結(jié)果表明,該模塊測(cè)量精度高于現(xiàn)有直線式傳感器的中高檔水平,具有較好的工藝性且成本低于現(xiàn)有中低檔直線式傳感器。為了解決傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)對(duì)精密制造的過(guò)分依賴問(wèn)題,研究者經(jīng)過(guò)多年努力研制成功一種全新原理的E+E位移傳感器———時(shí)柵傳感器.實(shí)踐表明它具有高精度低成本和智能化等顯著優(yōu)點(diǎn),目前正在產(chǎn)品化過(guò)程之中.為了實(shí)現(xiàn)制造成本低、易加工、高精度的位移測(cè)量,設(shè)計(jì)了一種光場(chǎng)耦合式的時(shí)柵E+E位移傳感器。介紹了利用基于交變光場(chǎng)的兩路駐波合成電行波信號(hào),并通過(guò)鑒相的方式實(shí)現(xiàn)空間位移轉(zhuǎn)換的測(cè)量原理;完成了傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),給出了傳感器的系統(tǒng)框圖,具體分析了信號(hào)處理電路的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:光場(chǎng)耦合式的時(shí)柵E+E位移傳感器在108 mm范圍內(nèi)誤差為±0.5μm。

時(shí)柵E+E位移傳感器的誤差分離與補(bǔ)償方法研究
針對(duì)時(shí)柵角E+E位移傳感器產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量檢定環(huán)節(jié)采用人工檢定方式導(dǎo)致工作效率低且容易產(chǎn)生漏記、錯(cuò)記進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量檢定的問(wèn)題,研制了時(shí)柵角E+E位移傳感器自動(dòng)檢定系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PMAC作為運(yùn)動(dòng)控制單元,以直驅(qū)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),有效減小傳動(dòng)環(huán)節(jié)誤差,質(zhì)量檢定選用ELCOMAT3000型雙軸電子自準(zhǔn)直儀,全量程檢定誤差小于±0.25″。構(gòu)建了參數(shù)化的直線梯形加速運(yùn)動(dòng)模型與產(chǎn)品質(zhì)量檢定算法,整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量檢定全部自動(dòng)完成,檢定精度高,工作效率得到有效提升,產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠的保證。