超精密傳感技術(shù)是現(xiàn)代裝備制造的核心技術(shù),也是國(guó)家科技與工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的主要標(biāo)志之一。目前高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、新型武器系統(tǒng)和精密計(jì)量檢測(cè)等領(lǐng)域的位移傳感器基本采用進(jìn)口的高精度絕對(duì)式光柵作為位置檢測(cè)裝置,由于編碼、工藝及技術(shù)的復(fù)雜性,高精度絕對(duì)式光柵一直被認(rèn)為是精密測(cè)量領(lǐng)域的尖端技術(shù),國(guó)內(nèi)沒(méi)有研發(fā)和制造能力,至今市場(chǎng)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的國(guó)產(chǎn)高精度絕對(duì)式光柵產(chǎn)品,全部依賴(lài)進(jìn)口,這種情況直接危及我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防安全。基于此,本文延續(xù)前期時(shí)柵傳感器的研究基礎(chǔ),在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下開(kāi)展了高精度絕對(duì)式圓時(shí)柵的測(cè)量技術(shù)的研究工作。主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1)結(jié)合時(shí)柵測(cè)量原理,創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)參考系的實(shí)現(xiàn)方式,利用正交變化的電場(chǎng)構(gòu)建運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系,提出了雙圈結(jié)構(gòu)和單圈結(jié)構(gòu)兩種電場(chǎng)式圓時(shí)柵位移傳感器的具體實(shí)現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上,基于單圈結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)式圓時(shí)柵采用游標(biāo)法提出一種差級(jí)結(jié)構(gòu)的絕對(duì)式圓時(shí)柵,在保證高精度測(cè)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了傳感器的絕對(duì)定位功能。此外,在單圈結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)式圓時(shí)柵傳感器基礎(chǔ)上首次提出了一種基于三級(jí)再調(diào)制原理的小型化絕對(duì)式圓時(shí)柵位移傳感新方法,通過(guò)測(cè)量原理的創(chuàng)新和巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用多傳感器級(jí)聯(lián)技術(shù)解決...

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 本課題的研究背景和研究意義
    1.2 光柵位移傳感器研究現(xiàn)狀與分析
    1.3 時(shí)柵位移傳感器研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
2 電場(chǎng)式圓時(shí)柵測(cè)量原理
    2.1 時(shí)柵位移傳感器概述
    2.2 電場(chǎng)式圓時(shí)柵測(cè)量原理
        2.2.1 基于交變電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)參考系構(gòu)建原理
        2.2.2 雙圈結(jié)構(gòu)電場(chǎng)式圓時(shí)柵測(cè)量原理
        2.2.3 單圈結(jié)構(gòu)電場(chǎng)式圓時(shí)柵測(cè)量原理
    2.3 絕對(duì)式圓時(shí)柵測(cè)量原理
        2.3.1 基于游標(biāo)原理的絕對(duì)式圓時(shí)柵
        2.3.2 基于三級(jí)再調(diào)制原理的絕對(duì)式圓時(shí)柵
    2.4 本章小結(jié)
3 電場(chǎng)式圓時(shí)柵的誤差理論
    3.1 周期內(nèi)諧波誤差分析
        3.1.1 信號(hào)傳遞特性與誤差變化規(guī)律
        3.1.2 電場(chǎng)特性與諧波成分分析
    3.2 整周系統(tǒng)誤差分析
        3.2.1 偏心誤差
        3.2.2 傾斜誤差
    3.3 本章小結(jié)
4 電場(chǎng)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 雙圈結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)特性分析
        4.1.1 雙圈結(jié)構(gòu)傳感器仿真模型
        4.1.2 幅值不一致電場(chǎng)特性仿真分析
        4.1.3 串?dāng)_仿真分析
    4.2 單圈結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)特性分析
        4.2.1 單圈結(jié)構(gòu)傳感器仿真模型
        4.2.2 單圈結(jié)構(gòu)電場(chǎng)仿真分析
        4.2.3 單路諧波成分分析
    4.3 傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
5 電場(chǎng)式圓時(shí)柵實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 精密實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    5.2 傳感器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 雙圈結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與誤差分析
        5.2.2 單圈結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與誤差分析
        5.2.3 安裝間隙與測(cè)量精度分析
        5.2.4 偏置移相法諧波抑制效果實(shí)驗(yàn)
        5.2.5 安裝誤差與測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)分析
    5.3 傳感器測(cè)量誤差標(biāo)定
        5.3.1 整周測(cè)試
        5.3.2 小角度測(cè)試
    5.4 基于游標(biāo)原理的絕對(duì)式圓時(shí)柵實(shí)驗(yàn)研究
        5.4.1 基于游標(biāo)原理的絕對(duì)式圓時(shí)柵設(shè)計(jì)
        5.4.2 對(duì)極內(nèi)測(cè)量誤差實(shí)驗(yàn)分析
        5.4.3 整周測(cè)量誤差實(shí)驗(yàn)分析
    5.5 基于三級(jí)再調(diào)制原理的絕對(duì)式圓時(shí)柵實(shí)驗(yàn)研究
        5.5.1 基于三級(jí)再調(diào)制原理絕對(duì)式圓時(shí)柵設(shè)計(jì)
        5.5.2 傳感器樣機(jī)性能測(cè)試
        5.5.3 差動(dòng)傳感結(jié)構(gòu)絕對(duì)式圓時(shí)柵實(shí)驗(yàn)研究
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況



本文編號(hào)：3737130