检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：武亮彭东林陈锡候鲁进汤其富郑方燕 400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号

本发明提出一种平面二维时栅位移传感器，由上下平行相对布置的定阵面和动阵面两部分构成。定阵面由定阵面基体和布置于定阵面基体表面的激励线圈组成；动阵面由动阵面基体和布置于动阵面基体表面的感应线圈组成。采用单个动阵面通过电... 详细信息

标准号: CN104019734B

本发明提出一种平面二维时栅位移传感器，由上下平行相对布置的定阵面和动阵面两部分构成。定阵面由定阵面基体和布置于定阵面基体表面的激励线圈组成；动阵面由动阵面基体和布置于动阵面基体表面的感应线圈组成。采用单个动阵面通过电磁感应原理获取定阵面不同位置处的磁信号，利用时空坐标转换理论，将磁信号(空间信息)转化为电信号(时间信息)进行处理，从而得到平面二维空间位移量。本发明不需要垂直安装两个直线位移传感器，不需要复杂工艺制备的二元光学器件，不需要复杂的光路设计，采用普通的半导体加工工艺制备动阵面和定阵面，因而具有结构简单、成本低、抗油污粉尘和冲击振动能力强的特点。

关键词：阵面基体表面平面二维制备半导体加工工艺时栅位移传感器直线位移传感器电磁感应原理二元光学器件冲击振动垂直安装复杂工艺感应线圈光路设计激励线圈空间位移空间信息上下平行时间信息时空坐标相对布置抗油污能力强位置处粉尘转换转化

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双层时栅直线位移传感器结构与信号驱动系统优化设计

双层时栅直线位移传感器结构与信号驱动系统优化设计

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作者：秦梓洋重庆理工大学

学位级别：硕士

随着智能制造的快速发展,在精密制造领域对加工精度的要求越来越高,精密位移测量成为加工精度的重要保障技术。精密位移传感器作为高端制造装备中的位置反馈单元起着越来越重要的作用,是影响制造加工精度的关键部件之一。在位移测量传... 详细信息

随着智能制造的快速发展,在精密制造领域对加工精度的要求越来越高,精密位移测量成为加工精度的重要保障技术。精密位移传感器作为高端制造装备中的位置反馈单元起着越来越重要的作用,是影响制造加工精度的关键部件之一。在位移测量传感器研究中,目前光栅占据着市场上绝大多数份额,而且由于技术封锁和加工工艺限制,我国对光栅传感技术的研究基础薄弱,突破比较困难,产品大多来源于进口。时栅位移传感器是我国自主研发的位移传感器,其结构简单、加工工艺要求不高、成本低、精度高,逐步在高端装备制造领域上进行推广应用。双层直线时栅传感器是在单层线圈基础上,通过双层线圈方式提高传感器感应信号强度,消除磁场端部效应,提升传感器位移测量精度的一种新型位移传感器。本研究在前期研制的双层直线时栅位移传感器的基础上,对线圈结构进行优化。同时根据结构特点对传感器信号驱动系统进行优化继而提升输出感应信号质量,提高传感器测量精度。本研究主要内容如下:(1)根据时变磁场理论分析和磁路原理,并以时栅传感理论——“时空转换理论”为基础,介绍行波磁场产生和直线磁场式传感器结构设计方式。分析单层线圈结构直线时栅的特点和存在的不足,继而提出双层线圈直线时栅位移传感器的结构特点。(2)对前期研究的双层线圈直线时栅位移传感器进行电磁场有限元分析,针对传感器测量误差中四次谐波相对较大的问题,结合理论分析与建模,使用倾斜线圈方式减少测量误差成分中的四次谐波,同时根据双层线圈时栅的特点,提出双层线圈反向倾斜结构的设计方案。对双层反倾直线时栅位移传感器进行电磁场有限元仿真,分析倾斜大小和激励定尺与感应动尺的气隙间距对降低谐波和减小误差的关系,确定合适的双层反倾直线时栅位移传感器的结构。(3)为了最终得到更高质量的感应行波信号,对目前使用的时栅传感器信号驱动系统进行优化,主要优化方向是提高激励信号频率来增加感应电动势,提升测量精度。在激励信号产生电路中更换限制频率增大的元器件,感应信号处理模块在更换元器件的同时,提升电路在滤波与放大模块的性能。(4)利用实验室环境搭建磁场式直线时栅位移传感器实验平台,设计双层反倾直线时栅位移传感器样机并对优化后的信号驱动系统电路进行测试。开展传感器稳定性和精度实验,实验表明,双层反倾线圈直线时栅位移传感器和优化信号驱动电路可以有效降低四次谐波误差和整体误差。

关键词：时栅位移传感器四次谐波误差双层反倾线圈信号驱动系统

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基于环平面非周期结构的磁阻型绝对时栅位移传感器研究

基于环平面非周期结构的磁阻型绝对时栅位移传感器研究

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作者：张星重庆理工大学

学位级别：硕士

高端制造业的发展离不开精密位移传感器,磁阻型位移传感器具有抗干扰能力强、精度高、稳定性好等优点,在工业制造领域广泛使用。绝对式测量可靠性强而且能提高生产效率,是未来位移传感器的主要研究方向。目前,绝对式测量一般采用差极式... 详细信息

高端制造业的发展离不开精密位移传感器,磁阻型位移传感器具有抗干扰能力强、精度高、稳定性好等优点,在工业制造领域广泛使用。绝对式测量可靠性强而且能提高生产效率,是未来位移传感器的主要研究方向。目前,绝对式测量一般采用差极式多码道结构、差极式共用信号源结构,虽然结构简单可靠,但差极式结构中信号耦合及传感器体积过大等问题,会影响传感器的精度。偏置动子导磁体的单码道绝对式传感器结构,缩小了传感器体积且降低了一定的干扰,但对齿形转子的加工要求较高且漏磁较为严重导致传感器精度较低。鉴于此,本文在平面圆时栅的基础之上,采用铜箔转子约束磁场,提出一种基于环平面非周期结构的磁阻型绝对时栅位移传感器研究方案,开展了以下研究工作:①针对现有差极式结构绝对位移传感器存在安装复杂和信号耦合问题,提出利用非周期结构的铜箔转子约束磁场,通过构建三路输出感应信号的关系用于判断对极,结合整周的输出感应信号实现绝对测量。完善绝对式测量的实现方案并建立传感器的理论模型。②使用仿真分析对传感器的理论模型进行验证。利用Matlab软件对理论模型进行数值仿真,验证模型的可行性。以一体式齿形转子传感器模型为对照组,分别对一体式齿形转子传感器模型和阵列铜箔转子传感器模型进行Ansys有限元仿真分析。对原始信号处理可得,相位差编码曲线在整周上具有单调性,但规律性较弱,故不能用于对极判断。通过分析磁密云图,确定在铜覆盖区域和非铜覆盖区域的边缘存在漏磁和磁场分布不均问题。③针对漏磁现象和磁场分布不均的问题,采用切割转子基体的方法对模型进行优化。通过分析仿真结果,三路感应信号的波形更加规律且感应信号的幅值均得到提高,相位差编码曲线规律性增强并结合滤波方法,确定传感器结构方案。④对优化后的传感器模型进行研制,搭建实验平台并实现上、下位机的通信,测试样机的信号和系统的稳定性,确保实验的误差在精度范围内,开始采集数据,处理并分析误差,在此基础之上对传感器进行了误差修正方法的研究。通过实验结果表明,采用18对极,偏转角为0.5°的绝对式传感器结构,整周测量原始精度为±165.01″。采用傅里叶级数修正法对测量结果进行修正后,样机6次测量平均精度±12.14″。实验结果验证了采用非周期结构的铜箔转子方案,可在整周范围内实现绝对位移测量。

关键词：非周期结构时栅位移传感器绝对式测量时变磁场 PCB

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绝对式纳米时栅传感器栅尺污染误差分析与抑制方法研究

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仪器仪表学报 2024年第8期45卷 135-144页

作者：蒲红吉余志立于治成骆艺郑方燕重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

针对服役状态下油污降低位移传感器精度和可靠性的问题,本文基于绝对式纳米时栅传感器,开展了栅尺油污污染误差分析与抑制方法研究。首先阐述了绝对式纳米时栅传感器测量原理;其次建立了栅尺油污污染的数学理论模型和电场仿真模型。通... 详细信息

针对服役状态下油污降低位移传感器精度和可靠性的问题,本文基于绝对式纳米时栅传感器,开展了栅尺油污污染误差分析与抑制方法研究。首先阐述了绝对式纳米时栅传感器测量原理;其次建立了栅尺油污污染的数学理论模型和电场仿真模型。通过理论和仿真分析表明:均匀油污污染对传感器没有影响,非均匀油污污染主要引入一次谐波误差,并且误差随着污染油污的厚度和宽度的增加而增加;最后搭建实验平台验证了以上理论分析的正确性。同时提出差动结构,有效抑制了一次谐波误差,提高了传感器抗污能力。研究油污造成的误差影响对提高传感器环境适应性有重要意义,同时也为提高传感器长期可靠性和增强环境适应性提供了理论基础。

关键词：时栅位移传感器油污污染误差分析电场仿真谐波抑制

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基于FPGA的时栅传感器信息处理系统

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仪表技术与传感器 2013年第6期 11-12,92页

作者：冯济琴谢启河彭东林郑方燕高忠华重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

提出一种基于FPGA技术的时栅传感器信息处理系统解决方案,该系统通过在单片FPGA上基于NoisⅡ软核实现整个系统的构建。经过对时栅传感器样机的测试,完成了利用高频脉冲插补感应信号和参考信号之间相位检测,实现了高精度、高分辨力测量... 详细信息

提出一种基于FPGA技术的时栅传感器信息处理系统解决方案,该系统通过在单片FPGA上基于NoisⅡ软核实现整个系统的构建。经过对时栅传感器样机的测试,完成了利用高频脉冲插补感应信号和参考信号之间相位检测,实现了高精度、高分辨力测量角位移量。

关键词：时栅位移传感器 FPGA NiosⅡ 相位检测

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时栅传感器动态测量方法研究及误差分析

时栅传感器动态测量方法研究及误差分析

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作者：孙世政重庆理工大学

学位级别：硕士

时栅传感器是本课题组发明的一种新型栅式位移传感器，正在逐步的产业化过程中。针对时栅传感器生产过程中静态标定的局限性，本文作者在国家自然科学基金的资助下，开展了动态测量方法的研究。该课题的研究符合精密测量技术的发展趋势... 详细信息

时栅传感器是本课题组发明的一种新型栅式位移传感器，正在逐步的产业化过程中。针对时栅传感器生产过程中静态标定的局限性，本文作者在国家自然科学基金的资助下，开展了动态测量方法的研究。该课题的研究符合精密测量技术的发展趋势，完善了用时间量测量空间位移的学术思想，对进一步提高时栅传感器的测量精度并推动其产业化发展具有重要的理论和现实意义。本文作者主要的研究内容如下：（1）在动态测量理论和传感器的标定原理与方法的基础上，分析时栅传感器自身的测量原理和动态标定原理，为进一步研究时栅传感器动态测量系统提供理论依据。（2）进行时栅传感器动态测量系统设计，针对时栅传感器信号特点设计信号处理模块，包括仪用放大电路、带通滤波电路、非线性放大电路和波形转换电路，设计数据采集和处理模块、串行通信模块和上位机模块。（3）以动态测量系统误差分离和修正理论为依据，确定时栅动态测量系统的误差分离模型和补偿方法，并运用相应的数据软件实现误差的分离和补偿。针对上位机开发过程中数据处理困难的问题，运用动态链接库的混合编程方法实现上位机调用数学软件中相应函数处理误差数据。（4）对动态测量系统的进行原理性实验研究，完成实验装置的设计、安装和调试。运用动态测量系统对两种不同原理的时栅角位移传感器进行稳定性测试和动态标定。（5）对所设计的动态测量系统误差进行详细分析，总结各种误差的产生机理，确定某些误差对测量结果产生的影响。综上所述，本文在动态测量理论、误差理论和传感器标定理论的基础上，结合时栅自身标定特点，设计了时栅传感器动态测量系统，确定了误差分离模型和补偿方法，对课题所研究的系统进行了实验研究和误差分析。在高精度时栅传感器研发工作的迫切要求下，设计出的时栅动态测量系统对时栅传感器的产品化和市场化将产生积极的推动作用。

关键词：时栅位移传感器动态测量系统误差分离与修正误差分析

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时栅传感器高速动态测量解算方法研究

时栅传感器高速动态测量解算方法研究

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作者：刘淑香重庆理工大学

学位级别：硕士

时栅位移传感器是一种拥有自主知识产权的全新位移传感器。目前，时栅在静态和低速条件下测量的应用中，已经实现了较好的精度和分辨率。但在高速动态测量中，对时栅传感器的时间响应特性提出了新的要求，存在例如采样波形规律不明显、... 详细信息

时栅位移传感器是一种拥有自主知识产权的全新位移传感器。目前，时栅在静态和低速条件下测量的应用中，已经实现了较好的精度和分辨率。但在高速动态测量中，对时栅传感器的时间响应特性提出了新的要求，存在例如采样波形规律不明显、波形出现尖端脉冲等现象，导致动态误差的产生和精度的下降。研究时栅高速动态测量中存在的问题，对进一步提高时栅的测量精度，推动其产业化发展具有重要的理论意义和现实意义。本论文在国家自然科学基金项目“基于误差转换的时栅角位移传感器自标定和自校准方法研究”的资助下，针对上述问题，开展了时栅位移传感器在动态测量条件下实现高精度高分辨率测量的研究。首先，对提高传感器动态性能的三种方法进行深入分析，结合时栅传感器的工作原理，在测量机理方面增加动测头的数量，硬件方面利用时钟倍频和时钟分相技术提高时间测量分辨率，软件方面将细分插补算法应用于数据处理，以提高时栅传感器的动态测量性能。重点研究采用软件方法来提高传感器的动态性能。构建了细分插补算法模型。其次，设计了实现该模型的硬件电路，该电路以FPGA为核心，主要包括A/D采样模块、D/A转换模块、放大滤波、显示和USB通讯模块等。构建了高分辨率A/D和高速运算系统。然后，设计了实现该模型的软件，对采集到的时栅感应信号数据进行分析和处理，准确快速地实现了时间差的测量，进而实现位移的动态精确测量。最后，建立了实验系统，对硬件和软件进行了实验调试，实验表明硬件和软件达到了设计要求，与时栅传感器传统的数据处理方法相比，简化了数据处理的硬件电路和软件。目前时栅传感器将激励信号频率从400Hz提高到20KHz，实现了测量分辨率可以达到0.09″。

关键词：时栅位移传感器动态测量 FPGA 插补算法

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基于光电信号驻波调制的时栅位移感器行波形成新方法的研究

基于光电信号驻波调制的时栅位移感器行波形成新方法的研究

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作者：姜林言重庆理工大学

学位级别：硕士

时栅位移传感器,是国内新出现的位移传感器,这种传感器与传统的栅式位移传感器不同,它采用“时空转换思想”,回避了传统栅式位移传感器在栅尺加工上,对高精度的精密机械刻线的依赖,降低了成本及加工难度,有着举足轻重的应用价值,并且由... 详细信息

时栅位移传感器,是国内新出现的位移传感器,这种传感器与传统的栅式位移传感器不同,它采用“时空转换思想”,回避了传统栅式位移传感器在栅尺加工上,对高精度的精密机械刻线的依赖,降低了成本及加工难度,有着举足轻重的应用价值,并且由中国人发明,并拥有自主知识产权。因此继续推进时栅位移传感器的研制和发展,有着重要意义和价值。在早期时栅位移传感器的研究基础上,对时栅位移传感器中的关键步骤——形成行波来构建时栅位移传感器的“无限长匀速运动的栅尺”,提出一种新的行波形成方案,希望通过采用光电信号和驻波调制的方法来形成时栅所需要的行波,依据新方案来设计新的时栅位移传感器模型,扩宽时栅位移传感器现有的研究思路,从而推动时栅位移传感器的研制和发展。课题组提出的这种时栅位移传感器行波信号合成新方法,采用光电耦合和驻波调制的方法,包括光源、定栅尺和动栅尺、光电信号探测、信号处理模块等。由正弦和余弦激励驱动光源发出时间上正弦和余弦变化的光强,透过定栅尺和动栅尺后,由光电池探测光信号并将其转化为电信号,并对其进行放大、滤波处理,再配合空间上即定栅尺和动栅尺上透光部分的相对位置,得到两路驻波调制信号,再由两个驻波合成便可得到时栅位移传感器所需的行波信号。在这个过程中,主要做了以下几个方面的内容:1)对时栅位移传感器的测量原理进行了简介,时栅位移传感器使用“时空转换”的思想实现位移的测量,与其他栅式位移传感器相比有着原理上的优势。2)通过对现有时栅位移传感器的行波模型进行分析,提出了行波形成新方法,驻波和行波在一定条件下可以相互转换,通过光电耦合的方式,提出基于光电信号驻波调制的方法来获得所需的行波信号,对数学模型进行了推导。3)对实验整体方法进行了设计,在直接透光式模型和反射光式模型中,选择了容易实现的直接透光式模型。4)根据模型,搭建了实验平台,选用了LED光源中的COB集成光源,栅尺材料选择了对玻璃极板进行光学镀膜的方式,使用L-Edit Pro对栅尺栅面图形进行绘制,对实验所需的实验基座进行了设计与优化,以及相关电路的设计。5)在实验平台上,对行波形成新方法进行实验。首先进行了驻波验证实验和行波验证实验,验证了行波形成新方法的可行性。为进一步验证该方法获得的行波信号对时栅位移传感器的性能,进行了精度实验和重复性实验。对基于光电信号和驻波调制获得行波的新方法,属于新型研究,取得了一定进展,验证了方案的可行性和正确性,但仍然还需进一步研究,还有一些问题有待解决。

关键词：时栅位移传感器行波信号驻波调制光强光电信号

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基于组合模型的时栅信号处理系统健康状况预测

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传感技术学报 2019年第6期32卷 956-962页

作者：杨继森李路建邵争光李明牟智铭重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心

为了保障时栅传感系统稳定性、提高测量精度,提出一种基于ELMAN神经网络和灰色模型组合预测的时栅信号处理系统健康状况预测方法。采用克朗巴哈系数法分析确定激励信号幅值、相位为预测参数。基于ELMAN神经网络及灰色模型,结合加权-比例... 详细信息

为了保障时栅传感系统稳定性、提高测量精度,提出一种基于ELMAN神经网络和灰色模型组合预测的时栅信号处理系统健康状况预测方法。采用克朗巴哈系数法分析确定激励信号幅值、相位为预测参数。基于ELMAN神经网络及灰色模型,结合加权-比例-平均思想实现了组合模型建模。根据系统运行实际,以幅值和相位的相对误差为指标,制定健康诊断标准。实验结果表明,组合模型预测结果的相对误差、预测均方差和相对系数分别为0.101 6、0.011 9和0.988 5,预测误差小、相关性高。经健康诊断标准判定,健康状况预测结果与电路实际相符。该健康状况预测方法预测精度高,且明显高于单一模型,满足提前准确获悉电路系统健康状况的要求。

关键词：时栅位移传感器激励信号误差组合预测模型健康诊断

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时栅传感器信号处理健康状况BP-GA预测分析

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石河子科技 2023年第3期 72-74页

作者：谷军闪河南科技职业大学信息工程学院河南周口市466000

BP神经网络收敛效率高,但存在局部最优解的问题,遗传算法最优解精度高,但存在较大的依赖性。结合两者的有点,设计了一种BP-GA预测模型,并成功应用于时栅传感器信号处理领域。研究结果表明,组合模型产生的大部分测试点都比较靠近预测曲线... 详细信息

BP神经网络收敛效率高,但存在局部最优解的问题,遗传算法最优解精度高,但存在较大的依赖性。结合两者的有点,设计了一种BP-GA预测模型,并成功应用于时栅传感器信号处理领域。研究结果表明,组合模型产生的大部分测试点都比较靠近预测曲线,达到了很高的相关系数,误差也较低。采用此健康预测模式可以实现高可靠性与高精度的预测效果,能够提前掌握电路系统的健康情况。该健康状况预测方法预测精度高,且明显高于单一模型,满足提前准确获悉电路系统健康状况的要求。

关键词：时栅位移传感器激励信号误差组合预测模型健康诊断

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