發(fā)布時間：2017-05-31 03:06

  本文關(guān)鍵詞：基于等差相位構(gòu)建的多讀數(shù)頭位移傳感器信號處理及誤差修正新方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高精度的傳感器和儀器儀表對國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究、現(xiàn)代戰(zhàn)爭等方面都有著舉足輕重的作用。當(dāng)前所有位移(角位移和直線位移)傳感器包括光柵、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、時柵等,要想提高測量精度,都是通過增加?xùn)啪�數(shù)和增加讀數(shù)頭數(shù)并依靠高精度母儀為基準(zhǔn),來實現(xiàn)誤差的修正。但是,提高柵式位移傳感器刻線密度和精度不可能永無止境;多讀數(shù)頭對安裝要求高;依賴高精度母儀對傳感器進(jìn)行標(biāo)定能提高傳感器精度,但有時在現(xiàn)場沒有母儀或無法安裝母儀修正,或者傳感器即使修正好了,在后來的使用過程中精度也會降低或喪失。本課題針對上述問題提出了一種基于等差相位構(gòu)建的多讀數(shù)頭位移傳感器。通過特定的繞線方式,以固定的相位差在定子上形成多個讀數(shù)頭。讀數(shù)頭分布在同一個定子上,又共用一個轉(zhuǎn)子,從而具有較高的一致性,為傳感器的誤差處理帶來了很大的方便。本課題依托于重慶市重點實驗室,針對傳感器信號處理和誤差修正,開展了以下研究工作:(1)介紹傳感器的基本機械結(jié)構(gòu)以及多讀數(shù)頭的構(gòu)建形式,闡述了傳感器的測量原理以及構(gòu)建多讀數(shù)頭的等差相位原理,通過ASOFT仿真驗證了傳感器用于測量的可行性。(2)對傳感器的信號特點進(jìn)行了研究,提出了信號處理系統(tǒng)的總體方案設(shè)計。對信號處理系統(tǒng)各個模塊的功能及其硬件電路作了詳細(xì)的說明。(3)結(jié)合傳感器的機械結(jié)構(gòu)和電氣特性,分析了傳感器存在的誤差成份,根據(jù)傳感器讀數(shù)頭一致性高的特性,有機的把各次誤差分類為對讀數(shù)頭影響相同部分誤差和對多讀數(shù)頭影響不相同部分誤差,并探究了修正這些誤差的方法途徑。(4)對對讀數(shù)頭影響不相同部分的誤差進(jìn)行分析和建模,揭示其對傳感器系統(tǒng)測量精度的影響規(guī)律,提出一種以DSP處理器為核心的位移解算器模型,以完成對多讀數(shù)頭影響不相同部分誤差的修正。(5)針對對讀數(shù)頭影響相同部分的誤差,在經(jīng)過位移解算器模型進(jìn)行誤差的初步修正后,對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后,在不使用光柵、激光干涉儀等角位移測量基準(zhǔn)的情況下,應(yīng)用誤差辨識理論方法,運用MATLAB軟件建立誤差特征參數(shù)辨識模型。以實現(xiàn)對傳感器多讀數(shù)頭影響相同部分誤差的特征參數(shù)的實時辨識,從而完成對對傳感器多讀數(shù)頭影響相同部分誤差的修正。(6)對信號處理系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了調(diào)試并搭建了實驗平臺。對位移解算器模型和誤差特征參數(shù)辨識模型進(jìn)行了實驗驗證,完成了對傳感器誤差的修正。本課題通過研究傳感器的誤差特征,針對對傳感器多讀數(shù)頭影響不相同部分和影響相同部分的誤差,分別建立了位移解算器模型和誤差特征參數(shù)辨識模型,在實驗中成功得到了應(yīng)用。用位移解算器模型和誤差特征參數(shù)辨識模型對原始誤差進(jìn)行修正后的讀數(shù)頭A和讀數(shù)頭B的測量誤差峰峰值分別為4.2″和4.3″。該方法也可適用于容柵、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器和時柵傳感器等位移傳感器上。
【關(guān)鍵詞】：等差相位 多讀數(shù)頭 信號處理 位移解算器 誤差特征參數(shù)辨識
【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
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景、來源和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-16
• 2 傳感器結(jié)構(gòu)與原理16-22
• 2.1 傳感器結(jié)構(gòu)與多讀數(shù)頭的構(gòu)建16-17
• 2.2 傳感器原理17-20
• 2.2.1 傳感器測量原理17-18
• 2.2.2 等差相位原理18-20
• 2.3 ANSOFT仿真20-21
• 2.4 本章小節(jié)21-22
• 3 傳感器信號處理系統(tǒng)硬件設(shè)計22-34
• 3.1 傳感器的信號處理系統(tǒng)方案設(shè)計22-23
• 3.2 激勵信號產(chǎn)生模塊23-28
• 3.2.1 正弦波激勵信號發(fā)生法23-24
• 3.2.2 正弦波激勵信號電路24-28
• 3.3 信號處理模塊28-29
• 3.3.1 儀用放大電路28-29
• 3.3.2 帶通濾波電路29
• 3.4 數(shù)據(jù)采集和處理模塊29-31
• 3.5 串行通信模塊31-32
• 3.6 本章小節(jié)32-34
• 4 誤差建模與修正34-52
• 4.1 傳感器誤差特性分析與修正途徑34-37
• 4.1.1 傳感器誤差分析34-36
• 4.1.2 傳感器誤差修正的方法和途徑36-37
• 4.2 誤差分析與位移解算器模型37-44
• 4.2.1 誤差分析與模型建立37-39
• 4.2.2 誤差修正39-41
• 4.2.3 誤差修正與角位移解算41-44
• 4.3 誤差分析與誤差特征參數(shù)辨識模型研究44-49
• 4.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理44-45
• 4.3.2 誤差辨識模型構(gòu)建方法45-47
• 4.3.3 誤差辨識模型構(gòu)建與求解47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-52
• 5 實驗研究52-60
• 5.1 實驗平臺搭建52-55
• 5.1.1 硬件模塊調(diào)試52-53
• 5.1.2 上位機軟件調(diào)試53-54
• 5.1.3 實驗平臺搭建54-55
• 5.2 模型驗證實驗55-58
• 5.3 本章小結(jié)58-60
• 6 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 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68

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