超精密傳感技術(shù)是現(xiàn)代裝備制造的核心技術(shù),也是國家科技與工業(yè)競爭力的主要標(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)和精密計量檢測等領(lǐng)域的位移傳感器基本采用進(jìn)口的高精度絕對式光柵作為位置檢測裝置,由于編碼、工藝及技術(shù)的復(fù)雜性,高精度絕對式光柵一直被認(rèn)為是精密測量領(lǐng)域的尖端技術(shù),國內(nèi)沒有研發(fā)和制造能力,至今市場沒有對應(yīng)的國產(chǎn)高精度絕對式光柵產(chǎn)品,全部依賴進(jìn)口,這種情況直接危及我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防安全�；诖�,本文延續(xù)前期時柵傳感器的研究基礎(chǔ),在國家自然科學(xué)基金的資助下開展了高精度絕對式圓時柵的測量技術(shù)的研究工作。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1)結(jié)合時柵測量原理,創(chuàng)新運動參考系的實現(xiàn)方式,利用正交變化的電場構(gòu)建運動參考坐標(biāo)系,提出了雙圈結(jié)構(gòu)和單圈結(jié)構(gòu)兩種電場式圓時柵位移傳感器的具體實現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上,基于單圈結(jié)構(gòu)的電場式圓時柵采用游標(biāo)法提出一種差級結(jié)構(gòu)的絕對式圓時柵,在保證高精度測量的同時實現(xiàn)了傳感器的絕對定位功能。此外,在單圈結(jié)構(gòu)的電場式圓時柵傳感器基礎(chǔ)上首次提出了一種基于三級再調(diào)制原理的小型化絕對式圓時柵位移傳感新方法,通過測量原理的創(chuàng)新和巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用多傳感器級聯(lián)技術(shù)解決...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：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 時柵位移傳感器研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
2 電場式圓時柵測量原理
    2.1 時柵位移傳感器概述
    2.2 電場式圓時柵測量原理
        2.2.1 基于交變電場的運動參考系構(gòu)建原理
        2.2.2 雙圈結(jié)構(gòu)電場式圓時柵測量原理
        2.2.3 單圈結(jié)構(gòu)電場式圓時柵測量原理
    2.3 絕對式圓時柵測量原理
        2.3.1 基于游標(biāo)原理的絕對式圓時柵
        2.3.2 基于三級再調(diào)制原理的絕對式圓時柵
    2.4 本章小結(jié)
3 電場式圓時柵的誤差理論
    3.1 周期內(nèi)諧波誤差分析
        3.1.1 信號傳遞特性與誤差變化規(guī)律
        3.1.2 電場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 電場特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 雙圈結(jié)構(gòu)的電場特性分析
        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 電場式圓時柵實驗研究
    5.1 精密實驗系統(tǒng)
    5.2 傳感器性能測試實驗
        5.2.1 雙圈結(jié)構(gòu)測試結(jié)果與誤差分析
        5.2.2 單圈結(jié)構(gòu)測試結(jié)果與誤差分析
        5.2.3 安裝間隙與測量精度分析
        5.2.4 偏置移相法諧波抑制效果實驗
        5.2.5 安裝誤差與測量精度實驗分析
    5.3 傳感器測量誤差標(biāo)定
        5.3.1 整周測試
        5.3.2 小角度測試
    5.4 基于游標(biāo)原理的絕對式圓時柵實驗研究
        5.4.1 基于游標(biāo)原理的絕對式圓時柵設(shè)計
        5.4.2 對極內(nèi)測量誤差實驗分析
        5.4.3 整周測量誤差實驗分析
    5.5 基于三級再調(diào)制原理的絕對式圓時柵實驗研究
        5.5.1 基于三級再調(diào)制原理絕對式圓時柵設(shè)計
        5.5.2 傳感器樣機(jī)性能測試
        5.5.3 差動傳感結(jié)構(gòu)絕對式圓時柵實驗研究
    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)活動及成果情況



本文編號：3737130