本文關(guān)鍵詞：基于TMR和時柵技術(shù)的角位移傳感機(jī)理及實驗研究

  更多相關(guān)文章： TMR 時柵 傳感器 磁場仿真 角位移

【摘要】：角度作為主要的幾何參數(shù)之一,在儀器儀表制造、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制中發(fā)揮著重要作用,它的準(zhǔn)確度對產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命有著直接性影響。角位移傳感器作為一種實時測量角度的機(jī)電元件,廣泛的應(yīng)用于科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中。傳統(tǒng)的角位移傳感器都依賴空間精密刻線,存在成本高、對環(huán)境要求苛刻的缺點(diǎn)。時柵角位移傳感器采用“時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”思想,將空間量的測量轉(zhuǎn)換為時間量的測量,使精密位移測量對精密空間刻線的依賴程度大幅度下降。不過,無論是最初的場式時柵還是后來改進(jìn)的變耦合系數(shù)時柵都需要在定子或轉(zhuǎn)子上人工繞制線圈,且傳感器的轉(zhuǎn)子和定子是緊貼的,所以存在因繞組分布不均帶來測量誤差、在極端環(huán)境條件下存在安裝不方便的問題。本課題在國家自然科學(xué)基金的支持下,依據(jù)時柵結(jié)構(gòu)的靈活多變性,將霍爾效應(yīng)、磁阻效應(yīng)和磁電效應(yīng)等物理效應(yīng)和時柵的測量思想集成于一體來實現(xiàn)角位移的測量。其中最新一代的TMR隧道磁阻傳感器與傳統(tǒng)的磁傳感器相比,具有得天獨(dú)厚的高靈敏度、小體積、低功耗及易集成等性能優(yōu)勢,因而提出一種基于TMR隧道磁阻效應(yīng)與時柵的測量思想及信號處理方式相結(jié)合的新型角位移傳器。本課題的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)分析時柵傳感器的工作原理和TMR線性磁傳感器的特性,提出基于TMR和時柵技術(shù)的角位移測量原理。(2)根據(jù)角位移測量原理,對傳感器模型進(jìn)行仿真,完成了磁路設(shè)計和結(jié)構(gòu)中重要參數(shù)的確定。(3)對TMR芯片的特性進(jìn)行測試并驗證仿真結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計的合理性,在此基礎(chǔ)上,對傳感器的原理進(jìn)一步驗證。(4)搭建實驗平臺對傳感器的靜態(tài)性能進(jìn)行測試,并結(jié)合存在的系統(tǒng)誤差提出傳感器的封裝設(shè)計。綜上所述,基于TMR和時柵技術(shù)的角位移傳感器主要從理論分析、仿真設(shè)計和實驗研究三個方面展開,理論結(jié)合實際,不斷的完善傳感器的設(shè)計。經(jīng)實驗測試,傳感器樣機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)角位移的測量,而且具有較好的穩(wěn)定性能,其穩(wěn)定性達(dá)0.025v,分辨率為0.1°。
【關(guān)鍵詞】：TMR 時柵 傳感器 磁場仿真 角位移
【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4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 角位移傳感器的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 磁傳感器的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容14-17
• 2 基于TMR和時柵技術(shù)的傳感器工作原理17-31
• 2.1 時柵角位移傳感器工作原理17-21
• 2.1.1 時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換思想17-18
• 2.1.2 場式時柵角位移傳感器測量原理18-19
• 2.1.3 時柵信號處理方式19-21
• 2.2 TMR隧道磁阻傳感器21-24
• 2.2.1 TMR隧道磁阻效應(yīng)21-23
• 2.2.2 TMR線性磁傳感器23-24
• 2.3 基于TMR和時柵技術(shù)的傳感原理24-29
• 2.3.1 傳感理論24-26
• 2.3.2 傳感數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.3.3 轉(zhuǎn)動部件的選擇27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 傳感器模型研究31-49
• 3.1 傳感器的結(jié)構(gòu)31-35
• 3.1.1 芯片的選擇32-34
• 3.1.2 仿真軟件的選擇34-35
• 3.2 齒輪設(shè)計35-41
• 3.2.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計36-38
• 3.2.2 齒輪材料的選取38-41
• 3.3 永磁體的選型41-45
• 3.3.1 永磁體材料的選取41-42
• 3.3.2 永磁體形狀尺寸參數(shù)的設(shè)計42-45
• 3.4 傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計45-48
• 3.4.1 空氣間隙的確定45-46
• 3.4.2 空間正交位置的確定46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 4 傳感器原理性驗證49-63
• 4.1 實驗平臺的搭建49-51
• 4.1.1 電機(jī)的選擇49-50
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集卡50
• 4.1.3 Labview測試平臺50-51
• 4.2 傳感器結(jié)構(gòu)與參數(shù)實驗51-57
• 4.2.1 TMR芯片性能測試51-54
• 4.2.2 齒輪的磁場變化周期測試54-55
• 4.2.3 不同空氣間隙下傳感器的輸出信號測試55-56
• 4.2.4 傳感器的空間正交性測試56-57
• 4.3 角位移的測量57-60
• 4.3.1 駐波信號57-59
• 4.3.2 行波信號59-60
• 4.3.3 相位差60
• 4.4 本章小結(jié)60-63
• 5 傳感器性能測試與封裝設(shè)計63-71
• 5.1 傳感器靜態(tài)特性63-67
• 5.1.1 穩(wěn)定性63-64
• 5.1.2 分辨率64-67
• 5.2 傳感器的封裝設(shè)計67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 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79

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 ;多維科技推出用于運(yùn)動傳感的TMR磁敏齒輪傳感器[J];計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);2012年13期

2 劉濤;賀強(qiáng)民;黃偉;;TMR加固的SpaceWire節(jié)點(diǎn)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];航天返回與遙感;2012年04期

3 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊武;尚桂響;曲國輝;趙輝;;奶牛養(yǎng)殖小區(qū)推廣TMR飼養(yǎng)技術(shù)淺析[A];第三屆中國奶業(yè)大會論文集(下冊)[C];2012年

2 關(guān)金森;許波;;TMR工藝好管家——智能飼喂管理系統(tǒng)[A];第三屆中國奶業(yè)大會論文集(上冊)[C];2012年

3 ;TMR工藝好管家—智能飼喂管理系統(tǒng)[A];2012第二屆中國草業(yè)大會論文集[C];2012年

4 王福金;西野直樹;王靖宇;;關(guān)于普通TMR與發(fā)酵TMR的好氣安定性的比較[A];畜牧業(yè)環(huán)境、生態(tài)、安全生產(chǎn)與管理——2010年家畜環(huán)境與生態(tài)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

5 韓俊;;TMR飼料攪拌車工作原理與選擇探索[A];中國奶業(yè)協(xié)會年會論文集2008（上冊）[C];2008年

6 徐曉明;張克春;徐國忠;范占煉;張瑞華;;發(fā)酵TMR對泌乳后期奶后期泌乳性能和體細(xì)胞數(shù)的影響[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會——第二屆中國獸醫(yī)臨床大會論文集(上冊)[C];2010年

7 陳星;;栓系牧場固定式TMR的應(yīng)用[A];第二屆中國奶業(yè)大會論文集(上冊)[C];2011年

8 夏晨;鄔彩霞;趙國琦;;奶牛TMR中添加艾葉對乳風(fēng)味的影響[A];第二屆中國奶業(yè)大會論文集(上冊)[C];2011年

9 鄔彩霞;趙國琦;陳國宏;;TMR日糧中粗飼料長度對奶牛生產(chǎn)性能的影響[A];中國草學(xué)會飼料生產(chǎn)委員會第15次飼草生產(chǎn)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

10 楊曉亮;孫啟忠;;發(fā)酵TMR粗飼料配方優(yōu)化研究的意義[A];2009中國草原發(fā)展論壇論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;遵守規(guī)程 玩轉(zhuǎn)TMR[N];中國農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郝薇;TMR發(fā)酵過程中微生物及其蛋白酶對蛋白降解的作用機(jī)理研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 孫世榮;基于TMR傳感器的伺服電機(jī)磁編碼器研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

2 王淑嫻;基于TMR和時柵技術(shù)的角位移傳感機(jī)理及實驗研究[D];重慶理工大學(xué);2016年

3 閆瑞;TMR攪拌時間和苜蓿添加量對奶牛采食量、咀嚼活動和生產(chǎn)性能的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

4 楊曉亮;發(fā)酵TMR粗飼料配方優(yōu)化研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

5 李欣;基于TMR傳感器的人民幣紙幣鑒別與面值識別技術(shù)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

6 賀鳴;TMR中粗飼料不同顆粒大小對干奶牛咀嚼行為和瘤胃發(fā)酵的影響[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

，

本文編號：541977