检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2024年

作者：杨继森袁俊松修府刘嘉诚张小龙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理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆理工大学时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室

针对双列平面磁场式传感器两码道激励频率相同时，磁场之间的相互串扰影响传感器测量精度以及降低信噪比等问题，提出了一种多频磁场耦合的绝对式直线时栅位移传感器设计方案，实现解算绝对位移的同时，能够消除码道间磁场串扰的问题。... 详细信息

针对双列平面磁场式传感器两码道激励频率相同时，磁场之间的相互串扰影响传感器测量精度以及降低信噪比等问题，提出了一种多频磁场耦合的绝对式直线时栅位移传感器设计方案，实现解算绝对位移的同时，能够消除码道间磁场串扰的问题。传感器分为定尺和动尺，都采用双层交替结构，定尺使用两列增量式码道组合而成，分为精机和粗机，其对极数为互质关系的两个整数，利用对极内位移差实现绝对位移测量。精机测量通道和粗机测量通道同时通入不同频率的激励电流信号，其中精机为1MHz高频电流信号，高频激励电流信号可以有效增强感应信号，提高电气处理系统的信噪比。通过外差降频的方法，提高传感器分辨力，有效解决了通过提高激励信号频率增强信号信噪比与传感器解算高分辨力难以兼顾的问题。通过电磁仿真分析，对传感器进行了理论验证和误差分析。最后搭建实验平台进行了样机实验，实验结果表明，采用多频磁场耦合的绝对式传感器结构，有效消除了精机和粗机之间的磁场串扰，传感器信噪比得到提高，在140mm的测量范围内，测量精度为±17.34μm。

关键词：绝对位移测量多频磁场耦合信噪比位移传感器

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一种分时复用的绝对式纳米时栅位移传感器设计

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重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第12期37卷 122-129页

作者：邓志钊蒲红吉于治成王合文樊星辰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 时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室重庆400054 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009

现代高端装备制造对精密位移检测技术提出了绝对位置测量、高精度和大量程的需求,针对绝对式位移量程与编码的矛盾,提出了一种基于分时复用方法的绝对式纳米时栅位移传感器。采用单列式时栅位移传感器作为绝对式传感器的精测部分,记为... 详细信息

现代高端装备制造对精密位移检测技术提出了绝对位置测量、高精度和大量程的需求,针对绝对式位移量程与编码的矛盾,提出了一种基于分时复用方法的绝对式纳米时栅位移传感器。采用单列式时栅位移传感器作为绝对式传感器的精测部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,增加一个周期数比传感器A少且互为质数的对射增量式时栅位移传感器,记为传感器B。利用传感器A与传感器B输出行波的相位值,通过查找表和定位计算实现绝对位移测量。提出了一种分时复用的方法,通过分时间段为传感器A与传感器B提供激励信号,可以有效降低传感器功耗。此外,传感器A与传感器B的感应电极在内部用引线连接,共用1组感应信号处理接口,减少了1组感应信号处理器件,节约了电路空间。采用多层PCB工艺制造了传感样机,搭建了实验平台并对样机性能进行测试。最终实验结果表明:在450 mm范围内,非线性测量误差达到±3μm。

关键词：分时复用方法绝对位移测量纳米时栅位移传感器

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磁栅绝对直线位移传感器的研究

磁栅绝对直线位移传感器的研究

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作者：陈亮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

目前的直线位移传感器中,低成本、结构简单的磁栅位移传感器越来越被广泛应用。而我国磁栅位移传感研究技术较之国外有很大差距,而且主要以相对位移测量为主。随着我国控制工业的发展,市场对绝对直线位移测量的需求加大,急需要展开对磁... 详细信息

目前的直线位移传感器中,低成本、结构简单的磁栅位移传感器越来越被广泛应用。而我国磁栅位移传感研究技术较之国外有很大差距,而且主要以相对位移测量为主。随着我国控制工业的发展,市场对绝对直线位移测量的需求加大,急需要展开对磁栅位移传感器测量精度和绝对式测量方面的研究。相对位移传感器一般是通过脉冲记数对多个周期进行测量,它有两个缺点:一是每次测量都得从起始位置开始,需要上电调零;二是不具备掉电保持功能。针对这些问题本文提出一种二进制连续位移编码,采用这种编码对多个正弦周期进行标识,让处理软件识别每一个周期,从而进行绝对位移测量。通过开关霍尔可以把这种二进制编码转换成磁极的排列,实现起来很方便。传统磁栅位移传感器采用线圈和录磁结构,信号发生和处理非常复杂。为了简化硬件结构,本文采用磁钢列和磁敏霍尔元件组合,通过霍尔在磁钢上移动产生正弦信号。同时用单片机作为信号处理的核心,大大减少外接信号处理元件。在信号处理上采用基于校准查表的信号处理方式。在离线状态下,用高分辨力的光栅对磁栅进行校准:对光栅的输出和磁栅的三相信号同时采样并上传到计算机,得到标准位移和正弦电压信号对应关系并存于主控芯片中以供查表。实际工作状态中,分区间根据正弦信号查表得到位移。同时采用差分放大、移动平均滤波等对原始信号进行处理。为了确保原始信号的质量,本文还用ANSYS软件进行了大量的磁场分析来确定磁钢之间及磁钢和霍尔的位置关系。实验测量结果表明:本设计实现了全量程2048mm内的绝对位移测量;通过与高精度RENISHAW光栅(分辨力0.5μm)相比,磁栅分辨力达到了0.75μm;磁栅位移传感器的体积小、总体结构简单、成本低。为了实现传感器的微型化,本文在两列磁钢设计的基础上提出单列磁钢设计方案。在航空航天、机器人等特殊领域具有重要的应用价值。

关键词：磁场分析连续位移编码磁栅绝对位移测量

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偏振光位移传感器及其绝对位移检测方法研究

偏振光位移传感器及其绝对位移检测方法研究

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作者：芦圣浙江大学

学位级别：硕士

位移传感器在科学与工业技术领域应用广泛,是重要的测量部件。本文提出了一种基于偏振光检测的位移测量原理,并基于该原理,完成了机械、光学、电路等各部分的设计,研制了实验室样机,并进行了测试。论文主要包括以下几个部分: 第一章绪... 详细信息

位移传感器在科学与工业技术领域应用广泛,是重要的测量部件。本文提出了一种基于偏振光检测的位移测量原理,并基于该原理,完成了机械、光学、电路等各部分的设计,研制了实验室样机,并进行了测试。论文主要包括以下几个部分: 第一章绪论介绍了课题的相关背景,包括常用位移传感器的简介,大量程位移传感器的发展和应用。第二章分析了基于偏振光的位移测量方法的基本理论。包括光的偏振理论分析,光的偏振态表示及马吕斯定理分析,以及电光调制原理。第三章详细介绍了伺服比较式偏振光位移传感器。包括伺服比较式位移检测原理、组成部件的选择及介绍、传感器的硬件系统、软件系统等。该方案已经制作完成了样机,并进行了测试,测试结果将在第五章详细介绍。第四章介绍了基于伺服比较方案的绝对位移测量方案。基于伺服比较式位移传感器的自身的特点,和另外附加的一套用于确定周期位置的装置,实现了大量程的绝对位移测量。另外,还介绍了通过位移—时间转换进行位移测量的方法,该方案可实现全光型位移传感器,具有极强的抗干扰能力和较高的精读,具有广阔的前景。第五章详细叙述了伺服比较式位移传感器样机的测试结果,给出了实验数据,并进行了分析。介绍了传感器现场运行测试的情况,实验表明,传感器样机具有可达40米的量程、和较高精度以及较好的可靠性。另外还介绍了绝对位移测量实验的结果。最后(第六章),对全文进行了总结和展望。总结了主要研究成果和将来需要努力的方向。本项目得到国家自然科学基金,863计划,浙江省自然科学基金资助。

关键词：位移传感器偏振光伺服比较 DSP 绝对位移测量

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高精度绝对式圆时栅传感理论与关键技术研究

高精度绝对式圆时栅传感理论与关键技术研究

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作者：于治成合肥工业大学

学位级别：博士

超精密传感技术是现代装备制造的核心技术,也是国家科技与工业竞争力的主要标志之一。目前高端数控机床、工业机器人、新型武器系统和精密计量检测等领域的位移传感器基本采用进口的高精度绝对式光栅作为位置检测装置,由于编码、工艺及... 详细信息

超精密传感技术是现代装备制造的核心技术,也是国家科技与工业竞争力的主要标志之一。目前高端数控机床、工业机器人、新型武器系统和精密计量检测等领域的位移传感器基本采用进口的高精度绝对式光栅作为位置检测装置,由于编码、工艺及技术的复杂性,高精度绝对式光栅一直被认为是精密测量领域的尖端技术,国内没有研发和制造能力,至今市场没有对应的国产高精度绝对式光栅产品,全部依赖进口,这种情况直接危及我国的经济发展和国防安全。基于此,本文延续前期时栅传感器的研究基础,在国家自然科学基金的资助下开展了高精度绝对式圆时栅的测量技术的研究工作。主要研究内容和创新点如下:1)结合时栅测量原理,创新运动参考系的实现方式,利用正交变化的电场构建运动参考坐标系,提出了双圈结构和单圈结构两种电场式圆时栅位移传感器的具体实现方案。在此基础上,基于单圈结构的电场式圆时栅采用游标法提出一种差级结构的绝对式圆时栅,在保证高精度测量的同时实现了传感器的绝对定位功能。此外,在单圈结构的电场式圆时栅传感器基础上首次提出了一种基于三级再调制原理的小型化绝对式圆时栅位移传感新方法,通过测量原理的创新和巧妙的结构设计,利用多传感器级联技术解决了空间尺寸受限情况下的高精度高分辨力绝对式精密位移测量问题。2)根据电场式圆时栅测量原理,建立了电场式圆时栅测量误差理论模型。从信号的产生机理出发,详细分析了信号幅值不等、相位非正交和存在谐波成分时传感器测量误差的变化规律,其中,四路幅值不等会引入对极内的直流分量,一次谐波和二次谐波误差;四路空间信相位非正交会引入对极内的直流分量和二次谐波误差;两路驻波信号中的三次和五次谐波成分会引入对极内的四次谐波误差。此外,详细分析了安装误差对传感器测量精度的影响,由于传感器采用多测头结构,传感器测量精度对安装误差不敏感。误差理论的建立为优化传感结构提供了理论支撑,是传感器得以实现高精度位移测量的重要理论保证。3)通过有限元分析软件建立了电场式圆时栅位移传感器的仿真模型,对不同结构传感器的电场特性进行了详细分析,主要包括:两路电极不一致的电场特性研究,两路电极之间的电场干扰研究和由电场特性引入的谐波成分研究,通过仿真结果分析了误差变化规律及产生原因;针对空间谐波成分提出了一种偏置移相补偿法,并通过仿真对其进行了验证。4)开展了传感器的实验研究工作,搭建了超精密实验系统平台,研制了多种不同结构的传感器样机,并对其进行了性能测试,验证了理论分析的正确性和结构优化的有效性。实验结果表明,直径为305mm的单圈结构的电场式圆时栅经优化后通过自准直仪和23面棱体检定测量精度为±0.09",直径为250mm的差级绝对式圆时栅测量原始误差为±0.4",直径为57mm的小型化绝对式圆时栅测量原始误差为±25"。综上所述,本文通过理论分析、模型仿真和实验验证相互结合的方式,建立了电场式圆时栅理论体系和结构设计方法。实验结果表明,所研制的传感器测量精度已达到国际先进水平,传感器采用标准PCB工艺制作而成,传感器结构简单,制造成本低,非常容易实现批量化生产,为进一步产业化打下坚实基础。

关键词：绝对位移测量高精度时栅位移传感器电容式传感器

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一种绝对式时栅角位移传感器

一种绝对式时栅角位移传感器

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作者：鲁进陈锡侯武亮汤其富 400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号

本发明公开了一种绝对式时栅角位移传感器，包括定子、转子、信号调理电路、鉴相电路和微处理器，转子为布有激励线圈和感应线圈的环形印制电路板，定子为环形导磁体；激励线圈包括正弦激励线圈和余弦激励线圈，感应线圈由相同且独立工... 详细信息

标准号: CN106767386B

本发明公开了一种绝对式时栅角位移传感器，包括定子、转子、信号调理电路、鉴相电路和微处理器，转子为布有激励线圈和感应线圈的环形印制电路板，定子为环形导磁体；激励线圈包括正弦激励线圈和余弦激励线圈，感应线圈由相同且独立工作的8个扇环形感应线圈组成；环形导磁体按照一定规则开设有扇环形通槽；正、余弦激励线圈中分别通入两相对称激励电流，8个扇环形感应线圈中产生的感应信号将发生周期性变化，8个感应信号与激励信号经调理后送入鉴相电路进行鉴相处理，相位差由高频时钟脉冲插补，再经微处理器运算、处理后，得到转子的绝对位移值。该传感器能避免出现激励磁场互相耦合问题，实现高精度的绝对位移测量，同时降低成本。

关键词：感应线圈激励线圈转子扇环形环形导磁体微处理器感应信号鉴相电路余弦时栅角位移传感器环形印制电路板高频时钟脉冲绝对位移测量信号调理电路周期性变化互相耦合激励磁场激励电流激励信号鉴相处理绝对位移正弦激励绝对式相位差传感器调理插补通槽运算送入

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电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统

电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统

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作者：林立美国特拉华州

本发明公开了一种电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统，具有至少一个固定部件STATOR，具有电连接在一起的按预定的距离分布的m个导电极片的第一电容极片组，和电连接在一起的按预定的距离分布的m个导电极片的第二电容极片组，两... 详细信息

标准号: CN104677390B

本发明公开了一种电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统，具有至少一个固定部件STATOR，具有电连接在一起的按预定的距离分布的m个导电极片的第一电容极片组，和电连接在一起的按预定的距离分布的m个导电极片的第二电容极片组，两组极片交替排列在电绝缘基底上；至少一个运动部件MOVER，具有n个接地电极片；固定部件STATOR的电容极片与运动部件MOVER的接地极片形成可变电容；运动部件MOVER以某种可控方式相对于固定部件STATOR运动改变可变电容器的重叠面积，使其电容量发生变化，可反映位移。还包括用于测量电容组电子信号、得到位移数据的信号处理系统；通过对极片形状和布局的设计得到可变电容之间的相互补偿减小电容间隙变化的影响，完成高精度大量程相对及绝对位移测量。

关键词：电容极片固定部件运动部件导电极片距离分布可变电容电连接电容式传感器绝对位移测量信号处理系统接地电极片可变电容器传感系统电容间隙电子信号交替排列接地极片可控方式位移测量位移数据组合电容大量程电绝缘电容量电容组对极基底极片减小两组测量

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一种绝对式时栅直线位移传感器

一种绝对式时栅直线位移传感器

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作者：鲁进陈锡侯汤其富武亮 400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号

本发明公开了一种绝对式时栅直线位移传感器，包括定子、动子、信号调理电路、鉴相电路和微处理器，动子为布有激励线圈和感应线圈的印制电路板；激励线圈包括正弦激励线圈和余弦激励线圈，感应线圈由相同且独立工作的8个矩形感应线圈... 详细信息

标准号: CN106940197A

本发明公开了一种绝对式时栅直线位移传感器，包括定子、动子、信号调理电路、鉴相电路和微处理器，动子为布有激励线圈和感应线圈的印制电路板；激励线圈包括正弦激励线圈和余弦激励线圈，感应线圈由相同且独立工作的8个矩形感应线圈组成；定子为导磁体，导磁体与动子相对的一面上按照一定规则开设有矩形通槽；正、余弦激励线圈中分别通入两相对称激励电流，8个矩形感应线圈中产生的感应信号将发生周期性变化，将该8个感应信号与激励信号经调理后输入至鉴相电路进行鉴相处理，相位差由高频时钟脉冲插补，再经微处理器运算、处理后，得到动子的绝对位移值。该传感器能避免出现激励磁场互相耦合问题，实现高精度的绝对位移测量，同时降低成本。

关键词：等分区域矩形感应线圈激励线圈测量矩形通槽正弦激励动子余弦印制电路板正弦感应线圈导磁体信号调理电路微处理器感应信号鉴相电路起始端输入端两层移出直线位移传感器高频时钟脉冲余弦激励信号正弦激励信号周期性变化方向错开方向移动覆盖区域激励电流激励信号鉴相处理绝对零位绝对位移开设位置平行安装信号调理信号输出依次排列最大整数非闭合绝对式开口端相位差整数倍中心距移动插补对时覆盖时栅激励线圈动子矩形感应线圈微处理器感应线圈感应信号鉴相电路导磁体余弦直线位移传感器高频时钟脉冲绝对位移测量信号调理电路印制电路板周期性变化互相耦合激励磁场激励电流激励信号鉴相处理矩形通槽绝对位移正弦激励绝对式相位差传感器调理插补时栅运算

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电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统

电容式传感器及组合电容式位移测量传感系统

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作者：林立美国特拉华州

标准号: CN104677390A

关键词：固定部件运动部件电容距离分布可变电容电连接导电电容式传感器绝对位移测量信号处理系统可变电容器测量电容传感系统电容间隙电子信号接地电极位移测量位移数据相互补偿重叠面积组合电容电绝缘电容量高精度接地极基底排列

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基于交变电场的绝对式直线时栅位移传感器

基于交变电场的绝对式直线时栅位移传感器

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作者：刘小康彭凯但敏郑方燕汤其富蒋维涛 400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号

本发明公开一种基于交变电场的绝对式直线时栅位移传感器，包括测头基体和定尺基体。测头基体下表面从左至右依次设有粗测电极Ⅰ、精测电极和粗测电极Ⅱ，定尺基体上表面设有A,B,C,D四组激励电极，A,B,C,D激励电极的高度顶点连线形成的... 详细信息

标准号: CN106197240A

本发明公开一种基于交变电场的绝对式直线时栅位移传感器，包括测头基体和定尺基体。测头基体下表面从左至右依次设有粗测电极Ⅰ、精测电极和粗测电极Ⅱ，定尺基体上表面设有A,B,C,D四组激励电极，A,B,C,D激励电极的高度顶点连线形成的包络线为相位依次相差90°周期不大于2π的正弦曲线。本发明采用定尺基体的矩形电极左右两侧部分与测头基体方形粗测电极之间形成的耦合电场感应电行波信号，进行对极定位，实现粗测功能；采用定尺基体的矩形电极中间部分与测头基体双正弦形精测电极之间形成的耦合电场感应电行波信号，进行精密测量，实现精测功能；采用对称的差动结构提高测量的稳定性，抑制共模干扰，增强信号幅值。本发明功耗低，精度高，结构简单，对机械安装精度要求低，可实现大量程范围内的高精度绝对位移测量。

关键词：电极测头基体定尺基体粗测激励电极矩形电极行波信号耦合电场感应电时栅位移传感器绝对位移测量差动结构顶点连线机械安装交变电场精度要求精密测量抑制共模增强信号正弦曲线左右两侧包络线大量程绝对式上表面下表面正弦形对极功耗对称测量

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