發(fā)布時間：2017-05-09 06:05

  本文關(guān)鍵詞：基于標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵測量系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(jìn)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(yùn)動“雙坐標(biāo)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,受目前機(jī)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(jìn)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(diǎn),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。針對上述問題,本課題提出采用標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建時柵的新思路,使用制造精度可以達(dá)到計量等分精度的標(biāo)準(zhǔn)件—滾針作為時柵磁場耦合單元,從而提高標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建時柵可以實現(xiàn)傳感器繞線的機(jī)械化,提高繞線效率,消除人工繞線所引入的誤差,從而達(dá)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(jī)理及行波合成方法,建立標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵仿真模型,重點(diǎn)對傳感器的有效半徑和磁路氣隙長度進(jìn)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(jìn)行對比,得出兩者之間的差異,最后根據(jù)仿真優(yōu)化結(jié)果設(shè)計90對極標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵原理樣機(jī)。(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(jī)駐波信號和行波信號的產(chǎn)生;性能測試實驗對標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行測試。實驗結(jié)果表明,采用標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建時柵的方式可以有效提高時柵整周磁場耦合單元的等分性,使得傳感器原始誤差比場式時柵減小約50%,經(jīng)修正后測量精度在±2″以內(nèi),同時采用所設(shè)計的信號處理系統(tǒng)可以將傳感器的測量速率提高32倍,解決了低頻激勵源下,傳感器測量速率較慢的問題。
【關(guān)鍵詞】：位移傳感器 磁路數(shù)學(xué)模型 標(biāo)準(zhǔn)件 SOPC技術(shù) 電阻鏈移相
【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】：2016
【分類號】：TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究目的及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 光柵位移傳感器11-12
• 1.2.2 磁柵位移傳感器12
• 1.2.3 時柵位移傳感器12-13
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)13-15
• 2 標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵原理15-25
• 2.1 位移測量的兩種數(shù)學(xué)模型15
• 2.2 時空轉(zhuǎn)換原理15-17
• 2.3 標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵理論模型17-23
• 2.3.1 行波合成方法18-19
• 2.3.2 磁路數(shù)學(xué)模型19-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 3 標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建的新型變磁阻式時柵仿真優(yōu)化及設(shè)計25-39
• 3.1 電磁場有限元法25-26
• 3.2 有限元仿真模型建立26-28
• 3.2.1 模型建立26
• 3.2.2 激勵添加26-28
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分28
• 3.3 模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析28-33
• 3.3.1 磁路氣隙長度優(yōu)化29-30
• 3.3.2 有效半徑優(yōu)化30-33
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果驗證及對比分析33-36
• 3.5 樣機(jī)設(shè)計36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 4 信號處理系統(tǒng)設(shè)計39-53
• 4.1 系統(tǒng)組成及原理介紹39
• 4.2 激勵電源模塊39-40
• 4.3 信號調(diào)理模塊40-41
• 4.3.1 信號拾取放大電路40-41
• 4.3.2 低通濾波電路41
• 4.4 電阻鏈移相處理模塊41-46
• 4.4.1 頻率響應(yīng)速度分析42-43
• 4.4.2 電阻鏈移相原理43-45
• 4.4.3 電阻鏈移相原理應(yīng)用45-46
• 4.5 波形轉(zhuǎn)換模塊46-47
• 4.6 數(shù)字信號處理模塊47-52
• 4.6.1 時間測量模塊48-49
• 4.6.2 數(shù)據(jù)處理模塊49-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 5 實驗驗證與誤差分析53-63
• 5.1 原理驗證實驗53-55
• 5.1.1 線圈繞向判斷53
• 5.1.2 駐波實驗53-54
• 5.1.3 行波實驗54-55
• 5.2 性能測試實驗55-58
• 5.2.1 穩(wěn)定性實驗55-56
• 5.2.2 精度實驗56-57
• 5.2.3 頻率響應(yīng)實驗57-58
• 5.3 誤差分析58-61
• 5.3.1 隨機(jī)來源分析58-59
• 5.3.2 系統(tǒng)誤差分析59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 致謝65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果71

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