【摘要】：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(dǎo)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(xué)和物理學(xué)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)據(jù)進行實時處理,圖像識別,FFT頻譜分析,自適應(yīng)坐標系繪圖等功能的軟件系統(tǒng),以應(yīng)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)實驗精度達到了。
[Abstract]:Nano-time grating sensor is a new type of nano-scale displacement measuring instrument developed by our country. It is characterized by a large range and high precision. According to the principle of time grating measurement, the measurement error can be caused by the deviation of sensor installation, the realization of structure, the change of substrate processing and working environment, etc. This restricts the further improvement of the precision of the nanogrids sensor. At present, my team also lacks the analysis and summary of this problem in the basic research of nanometer time gate sensors. In order to study the cause of error and the rule of influence on measurement accuracy, the theoretical system of nanometer time gate sensor is developed, the measurement precision of nano time gate sensor is improved, and the performance of current data analysis experiment system of nano time gate sensor is optimized. Improve team experiment efficiency. Based on the measurement model of nanometer time gate sensor, this paper studies the error of nano time gate sensor in the working process by means of mathematics and physics, and does the following work: 1. According to the expression of nanoscale gate traveling wave, the measurement error model caused by the variation of standing wave parameters is established, and the amplitude is not equal and the phase is not orthogonal in the variation of standing wave signal parameters. Variation of error in three cases with high frequency interference. 2. The front-end original signal processing circuit and FPGA digital signal processing circuit are optimized. A set of software system based on C # language, including real-time processing, image recognition, FFT spectrum analysis, adaptive coordinate system drawing and so on, is developed, which can be used in the experiment of nanometer time grid error analysis. Through the experimental research, the stability of the improved experimental system is evaluated, and the influence of various errors on the measurement accuracy is determined: if the two standing wave amplitudes are not equal, a second harmonic error will be produced. If the two-way traveling wave time is not orthogonal, a fundamental frequency and second harmonic error will be produced. If n-th high frequency interference is introduced, it will bring a sub-harmonic error to the measurement error. At the same time, the precision experiment is carried out, and the simulation experiment of dynamic separation and correction of the original error is carried out. The accuracy of the experiment is achieved in the range of 200mm.
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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1 李玉紅;;城市化的邏輯起點及中國存在半城鎮(zhèn)化的原因[J];城市問題;2017年02期

2 李正軒;費樹岷;;基于Zynq-7000 FPGA的高速信號采集處理平臺[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2016年02期

3 楊繼森;李小雨;張靜;江中偉;;時柵位移傳感器動態(tài)誤差模型及修正算法研究[J];儀器儀表學(xué)報;2015年11期

4 ;國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知[J];中華人民共和國國務(wù)院公報;2015年16期

5 賈富強;趙陽;;基于VC++串口通信軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機技術(shù)與發(fā)展;2015年06期

6 聞宏強;周華;陸澄澹;季永煒;;驗證碼識別原理探討[J];電子技術(shù)與軟件工程;2014年16期

7 劉小康;彭凱;王先全;朱革;;納米時柵位移傳感器的理論模型與誤差分析[J];儀器儀表學(xué)報;2014年05期

8 劉小康;蒲紅吉;鄭方燕;馮濟琴;于治成;;納米時柵位移傳感器電場分布與誤差特性研究[J];儀器儀表學(xué)報;2013年10期

9 仇健;張凱;李鑫;葛任鵬;;國內(nèi)外數(shù)控機床定位精度對比分析研究[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2013年08期

10 鄭方燕;王寶珠;;基于SOPC的時柵位移傳感器信號處理系統(tǒng)設(shè)計[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2012年10期

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1 孫世政;精密機械系統(tǒng)中的嵌入式時柵傳感新技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

2 付敏;新型光場式時柵位移傳感器原理與實驗研究[D];重慶大學(xué);2014年

3 陳自然;基于預(yù)測理論的精密角位移動態(tài)測量及其實驗研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

4 陳錫侯;新型時柵位移傳感器研究[D];重慶大學(xué);2007年

5 楊偉;時柵的波動方程分析與行波形成新方法的研究與實驗[D];重慶大學(xué);2006年

6 劉小康;基于電氣制導(dǎo)與誤差修正的幾何量計量新方法及新型柵式智能位移傳感器研究[D];重慶大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 許卓;大量程場式時柵位移傳感器設(shè)計制造及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2015年

2 蒲紅吉;納米時柵傳感器電場仿真與實驗研究[D];重慶理工大學(xué);2014年

3 張穎;運動聲源聲場可視化系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];青島理工大學(xué);2013年

4 王寶珠;基于SOPC的時柵信號處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];重慶理工大學(xué);2013年

5 彭凱;精密電場式時柵傳感器參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化[D];重慶理工大學(xué);2013年

6 任杰;超聲電機在航空燃油調(diào)節(jié)器中的應(yīng)用及控制[D];南京航空航天大學(xué);2012年

7 劉小康;智能電激型場式時柵位移傳感器系統(tǒng)[D];重慶大學(xué);2002年

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本文編號：2449859