本文選題：角位移測量 + 平面線圈��； 參考：《光學(xué)精密工程》2017年01期

【摘要】：針對現(xiàn)有時柵角位移傳感器采用漆包線繞制工藝加工線圈,導(dǎo)致線圈布線不均且容易隨時間發(fā)生變化進(jìn)而影響測量精度的問題,提出一種基于PCB技術(shù)的新型時柵角位移傳感器。該傳感器通過在PCB基板的不同層上布置特定形狀的激勵線圈和感應(yīng)線圈,形成兩個完全相同并沿圓周空間正交的傳感單元;當(dāng)在兩傳感單元的激勵線圈中分別通入時間正交的兩相激勵電流后,通過導(dǎo)磁定子基體和具有特定齒、槽結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子對傳感單元內(nèi)的磁場實施精確約束,使兩傳感單元的感應(yīng)線圈串聯(lián)輸出初相角隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的正弦感應(yīng)信號;最后通過高頻時鐘脈沖插補(bǔ)初相角實現(xiàn)精密角位移測量。利用有限元分析軟件對傳感器進(jìn)行了建模和仿真。根據(jù)仿真模型制作了傳感器實物,開展了驗證實驗,并對實驗中角位移測量誤差的頻次和來源進(jìn)行了詳細(xì)分析。經(jīng)過標(biāo)定和補(bǔ)償,最終獲得了整周范圍內(nèi)誤差在-2.82″~2.02″的時柵角位移傳感器。理論推導(dǎo)、仿真分析和實驗驗證均表明,該傳感器不僅能實現(xiàn)精密角位移測量,還能在激勵線圈和感應(yīng)線圈空間極距和信號質(zhì)量不變的情況下,將位移測量的分辨力從信號源頭提高1倍,且結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、極易實現(xiàn),特別適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。
[Abstract]:In order to solve the problem that the current time-grid angular displacement sensor uses enamelled wire winding technology to process the coil, which leads to the uneven wiring of the coil and easy to change with time, thus affecting the measurement accuracy, a new type of time-grid angular displacement sensor based on PCB technology is proposed. The sensor forms two sensing units which are identical and orthogonal along the circumference space by arranging a specific shape excitation coil and induction coil on different layers of the PCB substrate. The magnetic field in the sensor unit is precisely constrained by the magnetic conduction stator matrix and the magnetic conduction rotor with a specific tooth and slot structure, when the excitation coil of the two sensing units is connected with a two-phase excitation current that is orthogonal to each other, and the magnetic field in the sensor unit is precisely constrained by the stator matrix and the rotor with a specific tooth and slot structure. The inductive coils of the two sensing units are used to output sinusoidal signals whose initial phase angle varies with the rotor rotation angle in series, and the precise angular displacement measurement is realized by interpolation of the initial phase angle with high frequency clock pulse. The finite element analysis software is used to model and simulate the sensor. According to the simulation model, the sensor is made, the verification experiment is carried out, and the frequency and source of the angular displacement measurement error in the experiment are analyzed in detail. After calibration and compensation, a time-grid angular displacement sensor with an error of -2.82 "2.02" is finally obtained. Theoretical derivation, simulation analysis and experimental verification show that the sensor can not only achieve precise angular displacement measurement, but also can be used in the case of constant spatial pole distance and signal quality of excitation coil and induction coil. The resolution of displacement measurement is doubled from the signal source head, and the structure is simple and stable, which is easy to be realized. It is especially suitable for the industrial field where the environment is bad.
【作者單位】： 重慶理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;時柵傳感及先進(jìn)檢測技術(shù)重慶市重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(No.51505052,No.51405049) 重慶市科技研發(fā)基地能力提升計劃項目(No.cstc2014pt-sy40002)
【分類號】：TP212

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本文編號：1996757