納米時柵誤差分析與實驗研究.pdf

1、納米時柵傳感器是由我國自主研發(fā)以“時間量測量空間量”的新型納米級位移測量儀器，其特點是：大量程，高精度。根據時柵測量原理,傳感器的安裝偏差、結構實現、基體加工和工作環(huán)境變化等均會導致測量誤差。這制約了納米時柵傳感器精度的進一步提高。目前，本人所在團隊在針對納米時柵傳感器的基礎研究中也缺乏此問題的分析總結。
　　為研究誤差的產生原因及對測量精度的影響規(guī)律，發(fā)展納米時柵傳感器的理論體系，提高納米時柵傳感器的測量精度，優(yōu)化目前納米時柵傳

2、感器的數據分析實驗系統(tǒng)性能，提升團隊實驗效率。本文在納米時柵傳感器的測量模型基礎上，通過數學和物理學的手段，對納米時柵傳感器在工作過程所產生的誤差進行研究，做了如下工作：
　　1.根據納米時柵行波表達式，建立了由于駐波參數變化產生的測量誤差模型，具體分析了駐波信號參數變化中幅值不相等、相位不正交、含有高頻干擾這三種情況的誤差變化情況。2.優(yōu)化了前端原始信號處理電路和FPGA數字信號處理電路。開發(fā)了一套基于 C＃語言，包括將采集的數

3、據進行實時處理，圖像識別，FFT頻譜分析，自適應坐標系繪圖等功能的軟件系統(tǒng),以應用于納米時柵誤差分析實驗中。3.通過實驗研究，對改進實驗系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的評估，確定了各種誤差對測量精度的影響：若兩路駐波幅值不相等的情況下會產生一個二次諧波誤差。若兩路行波時間不正交會產一個基頻和二次諧波誤差。若引入 n次高頻干擾，會給測量誤差帶來一個(n+1)次諧波誤差。同時展開精度實驗，對原始誤差進行動態(tài)分離修正仿真實驗，在量程200mm范圍內實驗精度