基于標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵測量系統(tǒng)研究.pdf

1、精密測量技術(shù)是確保加工質(zhì)量的重要手段之一，其結(jié)果直接決定產(chǎn)品的品質(zhì)。位移作為一種最基本的物理量，大量生產(chǎn)實踐中需要對其進行精密測量。位移測量中以光柵為代表的傳統(tǒng)柵式位移傳感器，其測量精度主要依賴精密刻劃技術(shù)的刻劃精度。磁場式時柵傳感器通過建立相對運動“雙坐標系”，將空間位移量轉(zhuǎn)換為時間量完成測量，實現(xiàn)大柵距下的精密測量，回避了傳統(tǒng)柵式位移傳感器依賴精密刻劃實現(xiàn)高精度測量的弊端。但是，磁場式時柵傳感器又對整周開槽的等分性提出了一定的要求，

2、受目前機械開槽精度的限制，磁場式時柵整周開槽的等分精度難以保證，從而制約其測量精度的進一步提高。同時由于磁場式時柵傳感器存在槽間距較小且需要人工繞線的缺點，從而很難保證整周繞線的一致性，給傳感器引入了新的誤差源，再次制約傳感器精度的提高。
　　本文針對上述問題，提出采用標準件構(gòu)建時柵的新思路，使用制造精度可以達到計量等分精度的標準件—滾針作為時柵磁場耦合單元，從而提高標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵整周磁場耦合單元的等分性，同時采用標

3、準件構(gòu)建時柵可以實現(xiàn)傳感器繞線的機械化，提高繞線效率，消除人工繞線所引入的誤差，從而達到提高測量精度的目的。本文主要研究內(nèi)容如下：①深入研究時間測量空間原理、磁場式時柵傳感機理及行波合成方法，建立標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵磁路數(shù)學(xué)模型。②利用電磁場仿真軟件，建立標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵仿真模型，重點對傳感器的有效半徑和磁路氣隙長度進行優(yōu)化，總結(jié)兩者的設(shè)計規(guī)律，建立90對極仿真模型，將其仿真結(jié)果與場式時柵結(jié)果進行對比，得出兩者之間的

4、差異，最后根據(jù)仿真優(yōu)化結(jié)果設(shè)計90對極標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵原理樣機。③設(shè)計基于SOPC技術(shù)的信號處理系統(tǒng)，使整個測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，信號處理性能更高，同時設(shè)計電阻鏈移相電路解決低頻激勵源下，因傳感器頻率響應(yīng)速度慢，而帶來測量速率較慢的問題。④實驗研究，原理實驗驗證樣機駐波信號和行波信號的產(chǎn)生；性能測試實驗對標準件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，精度及頻率響應(yīng)進行測試。實驗結(jié)果表明，采用標準件構(gòu)建時柵的方式可以有效提高時