新型時(shí)柵位移傳感器研究.pdf

1、1緒論1重慶大學(xué)博士學(xué)位論文新型時(shí)柵位移傳感器研究博士研究生：陳錫侯指導(dǎo)教師：張光輝教授學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二OO七年十月I摘要精密測(cè)量技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，也是進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具。位移測(cè)量是最基本的幾何量測(cè)量，大量存在于以制造業(yè)為代表的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)踐中。位移測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的是柵式位移傳感器?；诖?，本文在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下開(kāi)展了對(duì)光柵位移傳感器、感應(yīng)同步器和時(shí)柵位移傳感器的原理融合研究

2、和新型時(shí)柵位移傳感器的研究。主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下：①?gòu)奈灰频膬煞N數(shù)學(xué)描述出發(fā)，闡述了位移測(cè)量的兩種基本方法：空間直接測(cè)量法和時(shí)間間接測(cè)量法。并在此基礎(chǔ)上提出了空間柵和時(shí)間柵的概念?？臻g柵以空間量作為測(cè)量基準(zhǔn)，采用直接測(cè)量的方法；時(shí)間柵以時(shí)間量作為基準(zhǔn)，采用間接測(cè)量的方法。②從時(shí)間和空間的角度分析傳統(tǒng)柵式位移傳感器的三種常用的工作方式的實(shí)質(zhì)。并將其于時(shí)柵傳感器的測(cè)量原理進(jìn)行比較。③對(duì)場(chǎng)式時(shí)柵位移傳感器中的行波磁場(chǎng)進(jìn)行了分析。將場(chǎng)式時(shí)柵

3、中的行波區(qū)分為“空間行波”和“時(shí)間行波”。前者是空間波形隨時(shí)間的流逝波形沿空間軸前進(jìn)或者后退；后者是時(shí)間波形，在位移變化的作用下沿時(shí)間軸產(chǎn)生超前或者滯后。在此基礎(chǔ)上，用行波的觀點(diǎn)重新解釋時(shí)柵傳感器的測(cè)量原理，提出產(chǎn)生反映位移變化的時(shí)間行波是時(shí)柵位移傳感器實(shí)現(xiàn)時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。④融合光柵技術(shù)和感應(yīng)同步器技術(shù)提出兩種行波形成新方法，依此設(shè)計(jì)了兩類三種新型時(shí)柵位移傳感器并研制出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。1）齒電式時(shí)柵采用雙層結(jié)構(gòu)，上、下兩層繞組空間正

4、交并分別施加時(shí)間正交的激勵(lì)信號(hào)，在空間產(chǎn)生上、下層時(shí)空正交的駐波磁場(chǎng)。定子繞組在兩路組波磁場(chǎng)的作用下，形成時(shí)間電行波信號(hào)。2）變耦式時(shí)柵采用兩個(gè)自耦變壓器和平面齒形式，直接產(chǎn)生兩路電駐波，疊加后形成時(shí)間電行波信號(hào)。3）光電式時(shí)柵采用低分辨率光柵作為空間正交信號(hào)源，通過(guò)與時(shí)間正交信號(hào)的調(diào)制形成兩路電駐波，疊加后形成時(shí)間電行波信號(hào)。⑤針對(duì)三種新型時(shí)柵位移傳感器開(kāi)展大量的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證行波形成的可行性，并測(cè)試相關(guān)的性能。⑥以齒電式時(shí)柵為例，對(duì)