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(jù)時柵測量原理,傳感器的安裝偏差、結(jié)構(gòu)實現(xiàn)、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(chǔ)研究中也缺乏此問題的分析總結(jié)。
　　為研究誤差的產(chǎn)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(shù)據(jù)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(chǔ)上，通過數(shù)學和物理學的手段，對納米時柵傳感器在工作過程所產(chǎn)生的誤差進行研究，做了如下工作：
　　1.根據(jù)納米時柵行波表達式，建立了由于駐波參數(shù)變化產(chǎn)生的測量誤差模型，具體分析了駐波信號參數(shù)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(shù)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(shù)

3、據(jù)進行實時處理，圖像識別，F(xiàn)FT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(chǎn)生一個二次諧波誤差。若兩路行波時間不正交會產(chǎn)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(nèi)實驗精度