精密位移測量技術(shù)作為位移測量領(lǐng)域發(fā)展的主流,廣泛應(yīng)用于高檔數(shù)控機床、智能制造裝備以及國防軍工武器裝備等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進步,對角位移編碼器的要求也越來越高,既要滿足高精度測量,又要實現(xiàn)絕對位置測量,還要滿足編碼器小型化。目前市場上應(yīng)用最多的編碼器是絕對式光柵編碼器,由于光柵編碼器市場占有率高,而且編碼技術(shù)和制造工藝復(fù)雜,光柵編碼器一直代表高精度絕對式編碼器的尖端領(lǐng)域,國內(nèi)尚無能力研發(fā)制造,因此國內(nèi)使用的光柵編碼器大都是從國外發(fā)達國家進口。但掌握光柵精密測量技術(shù)的國外發(fā)達國家對我國在高精度絕對式角位移光柵產(chǎn)品上實行技術(shù)封鎖,中低端產(chǎn)品上實行價格壟斷,這嚴(yán)重影響我國的經(jīng)濟發(fā)展和國防安全。因此,小型化高精度絕對式角位移傳感器的研發(fā)顯得必要且迫切。作者所在課題組改變思路,提出一種基于“時空轉(zhuǎn)換原理”的電場式圓時柵傳感器,利用交變電場作為勻速運動參考系,將空間位移測量轉(zhuǎn)換為時間差測量。本文在前期電場式角位移時柵傳感器的研究基礎(chǔ)上,開展了一種新型的小型化高精度絕對式圓時柵傳感器研究,主要研究內(nèi)容如下:1)介紹了電場式圓時柵傳感器的測量原理,簡要分析了電場式圓時柵由雙圈結(jié)構(gòu)到單圈結(jié)構(gòu)的發(fā)展,并在單圈... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ公司角位移光柵編碼器產(chǎn)品??上ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ司碼器，ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ

ｔｚｅｒ公司在絕對式角位移測量領(lǐng)域推出了三種主流產(chǎn)品，分別是環(huán)形編碼器??ＤＦ系列和ＤＳ系列以及軸編碼器ＤＬ系列，環(huán)形編碼器由分為大孔徑ＤＦ系列和小孔??徑ＤＬ系列。三個系列最獨特之處在于整體性非常好，即其輸出讀數(shù)是轉(zhuǎn)子整個區(qū)域??的平均結(jié)果，編碼器內(nèi)部有電場發(fā)生器、場接收器、正弦形電介質(zhì)轉(zhuǎn)子和處理電子設(shè)??備等經(jīng)過屏蔽的直流電子編碼器。編碼器最終輸出是包含有絕對位置信息的模擬正弦??或者余弦信號，然后經(jīng)過處理就可以得到傳感器的絕對位置信息。??ＤＳ系列?ＤＦ系列?ＤＬ系列??圖１．２?Ｎｅｔｚｅｒ公司絕對式角位移編碼器??上面三個系列的絕對式角位移傳感器設(shè)計的直徑范圍很廣，ＤＳ系列的直徑范圍??最廣，最小為１６?ｍ，最大為１３０?ｍｍ。ＤＦ系列的直徑范圍次之，最小的直徑為６０?ｍｍ，??最大的為１５０?ｍｍ；?ＤＬ系列的只有２５?ｍｍ和６０?ｍｍ兩種尺寸。下面對Ｎｅｔｚｅｒ公司研??發(fā)的小型角位移編碼器做一個基本介紹，見表１．２。??６??

??２傳感器測量原理??進行時柵位移測量的關(guān)鍵在于在空間位移和時間標(biāo)準(zhǔn)之間建立一個穩(wěn)定的參考??調(diào)制，作為勻速運動參考系，通過時間基準(zhǔn)測量空間位移，把兩個位置之間的位移轉(zhuǎn)??換為時間之差。電場式時柵傳感器是利用交變電場來實現(xiàn)穩(wěn)定的參考調(diào)制，是對時柵??測量理論的拓展和創(chuàng)新。??２．１時空轉(zhuǎn)換原理??“時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論”可以用來形象的描述時柵傳感器測量的原理，它可以理解??為在相互勻速的兩個坐標(biāo)系上互相觀察對方，一個坐標(biāo)系上的空間位置之差表現(xiàn)為另??外一個坐標(biāo)系上的時間之差。如圖２．１所示，傳統(tǒng)的方法測量兩個點之間的位移是利??用積分思想，表示為在一段時間內(nèi)求質(zhì)點在這兩個點之間微小位移的代數(shù)和。所以ａ、??ｂ兩點之間的位移可以用公式表示為：??ｘ＝＼＇?ｄｘ?（２．１）??Ｊｘ０??圖中每個間隔代表微小變量辦，理論上辦在實際應(yīng)用中只是一個近似值。光柵??就是以這個原理來實現(xiàn)位移測量的，它通過對空間均勻等分的刻線進行累計計數(shù)來得??到位移值，這樣一來傳感器的分辨率就完全取決于刻線的大小，而且為了保證傳感器??的測量精度，還需要保證刻線的一致性，做到每根刻線盡可能一樣。因此，光柵的分??辨率就受柵線之間的細密程度的限制、測量精度也受柵線的制造精度的限制。??ｊ：?ａ丨————＾?［ｂ??▼?＼／?…??￣｜ｉｎｉｎＴＴｊｎＴｉｎｎ｜ｎＴｉｉＴｎ｜ＴｎｉｎＴＴｊｎＴ｜ＴｎＴｊＴｎｊｎｎｊＴｎ［ｎｎｊｎＴ｜ｎＴＴｊｉｎ［ｎｎｊＴｎｊｎｎ｜ｎｉｊｎＴＴｊＴｎｊｎｎｐ??Ｏｃｍ?Ｉ?２?３?４?５?６?７?８?９?１０?ＩＩ?１２??圖２．１位移測量原理??我們?nèi)藶闃?gòu)造一個勻速運動的質(zhì)點分別先后經(jīng)過ａ、ｂ兩點，當(dāng)它以速

【參考文獻】：
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本文編號：3278104