寄生式時柵位移傳感器研究.pdf

1、隨著國民經濟和科學技術的快速發(fā)展，對裝備制造業(yè)的加工精度提出了更高的要求。目前實現精密加工的重要手段是在精密傳動鏈的基礎上，通過末端傳動部件同軸安裝角位移傳感器進行位置反饋，實現機床全閉環(huán)數控加工。然而當末端傳動部件具有大型、中空、強沖擊振動等特點時，無法同軸安裝傳統(tǒng)的角位移傳感器，只能在次末級或驅動部件安裝角位移傳感器實現半閉環(huán)控制，從而限制了大型裝備的制造精度。基于此現狀，本文開展應用于極端（大型、中空、強沖擊振動等）條件下的寄生式

2、時柵測量理論、方法和位移傳感器。本文的主要研究內容和創(chuàng)新點如下：
　?、傺芯繒r空坐標轉換理論，將前期勻速運動坐標系的建立歸納為行波的主動構建。根據行波波動特點，提出行波的被動形成理論。在此基礎上形成了寄生式測量需要的行波形成方法，并通過時間量測量行波的空間位移量。
　?、趯ΜF有時柵位移傳感器的傳感單元進行提取和處理，異化為由“U”型磁芯和勵磁、感應繞組組成的基本傳感單元。產生的磁鏈沿回轉工件齒的軸向分布，將磁場限制在齒槽有限

3、范圍內，以此抑制非整周閉合磁鏈情況下的磁場邊緣效應。根據回轉工件不同的材料特性和齒形結構，研究傳感單元感應信號特征，建立寄生式時柵位移傳感器基本結構。研究多個傳感單元參數的協(xié)同傳感方法，抑制感應信號中由非理想齒形帶來的諧波成分，建立多種傳感器結構。
　?、鄯謩e開展對基本結構，多相勵磁信號、勵磁繞組匝數周期性變化、勵磁信號振幅周期性變化條件下的傳感器結構的建模與仿真工作。建立3D模型，采用有限元方法進行仿真計算，得到各傳感器的輸出信

4、號與相對位移量的對應關系，驗證被動式的行波形成方法和多參數協(xié)同傳感方法的有效性。并對仿真結果的殘留誤差進行分析與溯源，優(yōu)化傳感器結構。
　?、苓x擇兩種類型的傳感器原理樣機進行試制加工，設計傳感器用電氣系統(tǒng)（硬件電路系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)）。搭建實驗平臺，包含機械結構和控制系統(tǒng)，對傳感器進行測試數據采集。根據結果進行誤差分析和修正，開展精度實驗。實驗結果表明，兩種類型傳感器原理樣機測量誤差峰峰值在7?以內。
　?、菁纳綍r柵位移傳感器

5、應用于兩家企業(yè)，產生了一定的經濟效益和社會效益。為宜昌致遠新技術有限公司的某型號大型機床全閉環(huán)數控系統(tǒng)提供高精度位置檢測。根據實際應用場合設計開發(fā)了傳感器并進行安裝、調試和現場精度標定。測試結果表明，測量誤差峰峰值達到11?，滿足用戶要求。應用于煙臺環(huán)球機床附件集團，利用分度轉臺驅動用蝸輪設計開發(fā)傳感器，將四種型號機械刻線式手搖轉臺升級為高精度數顯轉臺。根據實驗結果，傳感器測量誤差峰峰值在7?以內，降低了成本，提高了精度。
　　綜

6、上所述，本文在課題組前期研究的基礎上，開展了極端和特殊條件下的寄生式時柵位移傳感器研究。將前期勻速運動坐標系的產生歸納為行波的主動構建，提出應用于寄生式測量的行波被動形成方法。對前期的時柵位移傳感器傳感單元進行提取、處理和異化，研究不同材料和回轉工件齒形條件下的信號傳感機理，設計寄生式時柵位移傳感器基本模型和多傳感單元多參數協(xié)同配合下的傳感器結構。在此基礎上進行了傳感器結構仿真和優(yōu)化，并開展了實驗研究。傳感器應用于兩家企業(yè)的產品中，產生