發(fā)布時(shí)間：2017-05-23 14:07

  本文關(guān)鍵詞：基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于當(dāng)前我國制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)階段,而智能化和自動(dòng)化是制造業(yè)發(fā)展一大趨勢(shì),導(dǎo)致對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的要求會(huì)越來越高。而作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心部件之一的位移傳感器,其工作性能在一定程度上影響整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效果。一些控制系統(tǒng)的工作環(huán)境非常復(fù)雜,而電磁式位移傳感器由于其具有抗干擾性強(qiáng),可靠性高等優(yōu)點(diǎn),所以經(jīng)常被選用做系統(tǒng)的位置反饋元件。電磁式位移傳感器是通過擾動(dòng)激勵(lì)磁場得到感應(yīng)電信號(hào)方式進(jìn)行位移測(cè)量的。因此,激勵(lì)磁場分布特性對(duì)傳感器的測(cè)量精度影響很大,為了減小傳感器的測(cè)量誤差,一般采取軟、硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?例如:開斜槽,正弦繞組法,建立誤差修正模型等。然而,這些方式一方面受到制造成本的制約,另一方面由于在勵(lì)磁信號(hào)的源頭上已經(jīng)引入了較大的測(cè)量誤差,所以難以再進(jìn)一步提高傳感器的測(cè)量精度。鑒于此現(xiàn)狀,本文開展了基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理研究。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:1通過總結(jié)分析當(dāng)前典型電磁式位移傳感器中的感應(yīng)同步器和電磁場式時(shí)柵位移的傳感機(jī)理,深入開展了測(cè)量所需磁場分布的研究,指出基波脈振磁場就是測(cè)量所需的磁場分布,并研究了通過多匝方形線圈組成的微平面陣元構(gòu)造出無限接近于基波脈振磁場的磁場分布,繼而提出了一種以微平面陣元為核心,融合了電磁場式時(shí)柵傳感機(jī)理的位移傳感機(jī)理。2根據(jù)基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理,設(shè)計(jì)新型時(shí)柵位移傳感器,并進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果不僅表明了基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理從勵(lì)磁信號(hào)源頭上減小了時(shí)柵的原始誤差,而且驗(yàn)證了微平面陣元和新型時(shí)柵位移傳感器結(jié)構(gòu)上的可行性。3搭建傳感器樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新型時(shí)柵位移傳感器的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理和新型時(shí)柵位移傳感器是可行性,且在0mm~130mm范圍內(nèi),新型時(shí)柵較現(xiàn)有時(shí)柵的原始誤差減小了55%,經(jīng)過誤差修正后測(cè)量精度可以達(dá)到±3.6um。4為了滿足微平面陣元結(jié)構(gòu)要求,采用了PCB(Printed Circuit Board)技術(shù),通過多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅減小了傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及自身重量,而且獲得較傳統(tǒng)加工方式和裝配工藝更加高的精確性和一致性,有效減小對(duì)極內(nèi)的誤差。由于PCB技術(shù)的加工成本低廉且適用于批量化生產(chǎn)等特點(diǎn),在較大程度上提高了生產(chǎn)效率,對(duì)時(shí)柵的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。
【關(guān)鍵詞】：微平面陣元 位移傳感機(jī)理 電磁式位移傳感器 時(shí)柵
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.緒論9-15
• 1.1 本文的研究背景及意義9-10
• 1.2 電磁式位移傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器10-11
• 1.2.2 感應(yīng)同步器11-12
• 1.2.3 磁柵12
• 1.2.4 電磁場式時(shí)柵12-13
• 1.2.5 其他電磁式傳感器13
• 1.2.6 小結(jié)13-14
• 1.3 本文主要的研究內(nèi)容14-15
• 2.位移傳感機(jī)理研究15-33
• 2.1 概述15
• 2.2 典型電磁式位移傳感機(jī)理15-19
• 2.2.1 感應(yīng)同步器15-17
• 2.2.2 電磁場式時(shí)柵17-19
• 2.3 位移傳感機(jī)理研究19-32
• 2.3.1 物理模型19-20
• 2.3.2 理論模型20-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3.微平面陣元參數(shù)優(yōu)化方法研究33-47
• 3.1 參數(shù)優(yōu)化概述33-35
• 3.1.1 參數(shù)優(yōu)化定義33
• 3.1.2 參數(shù)優(yōu)化指標(biāo)33-35
• 3.1.3 參數(shù)優(yōu)化方法35
• 3.2 枚舉法參數(shù)優(yōu)化35-36
• 3.2.1 目標(biāo)函數(shù)35-36
• 3.2.2 參數(shù)優(yōu)化步驟36
• 3.3 基于遺傳算法和非線性規(guī)劃的參數(shù)優(yōu)化36-40
• 3.3.1 優(yōu)化算法的理論基礎(chǔ)36-38
• 3.3.2 優(yōu)化算法流程38-40
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果仿真驗(yàn)證40-46
• 3.4.1 數(shù)值仿真分析40-42
• 3.4.2 有限元仿真分析42-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4.新型時(shí)柵位移傳感器設(shè)計(jì)47-55
• 4.1 概述47
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-49
• 4.3 傳感器有限元仿真分析49-54
• 4.3.1 仿真模型設(shè)置49-50
• 4.3.2 有限元結(jié)果分析50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 5.新型時(shí)柵位移傳感器實(shí)驗(yàn)研究55-65
• 5.1 樣機(jī)制作55-58
• 5.1.1 加工工藝概述55-56
• 5.1.2 樣機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案56-58
• 5.2 測(cè)試系統(tǒng)58-61
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)58-59
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集59-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析61-64
• 5.3.1 測(cè)量誤差實(shí)驗(yàn)結(jié)果61
• 5.3.2 誤差成分分析61-62
• 5.3.3 誤差來源分析62-63
• 5.3.4 誤差修正63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 6.總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 個(gè)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73-74

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