光敏阵列直接调制的单栅式时栅E+E位移传感器
针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅E+E位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;当前传感器朝着微型化、数字化、智能化和网络化方向发展,将传统差动变压器式E+E位移传感器进行数字化改造,以ADμC845为控制器,RTL8019AS芯片为网络接入模块,结合以太网和精简的TCP/IP协议,对传感器线性度和温度进行了补偿,重点论述了网络接口的软硬件设计方法。实验表明,采用该方法设计的网络化差动变压器式E+E位移传感器具有良好的性能指标和网络通信能力,以及成本低廉、结构简单、组网灵活等优点。通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。为了提高时栅E+E位移传感器定位的可靠性,利用编码码道信号之间互补关系,提出了一种新型的编码码道码字识别算法,即三类码字识别算法,该算法可将编码码道归一化误差限提高到±0.1。液压支架是综采工作面的主要设备,其推移位置的准确性决定着采煤工作是否能够正常进行。通常液压支架的推移由推移油缸来完成。为了准确测量其推移位置,设计并开发了一种用于液压支架推移油缸的时栅E+E位移传感器。磁环控制测量杆内干簧管通断的原理,就可以将位移转变成电压信号。改变磁环的位置,相对应的干簧管导通,输出电压随之改变。传感器量程为1 000 mm,相对误差为0.800 00%,线性度约为0.095 8%,输出电压波动范围为±0.001 V。实验室和现场试验结果表明:时栅E+E位移传感器运行稳定,测量精度高,满足了综采工作面液压支架位移的测量要求。在此基础上,对归一化误差曲线经过有选择性的zui小二乘法拟合,可将归一化误差进一步降低至±0.05。实验证明该方法可以满足码字识别算法的要求,采用该技术的时栅E+E位移传感器确保了定位的可靠性,提高了传感器的稳定性。以一端固定、另一端为任意边界条件的振动梁为例,提出通过分部积分方法设计特定形状的PVDF薄膜测量其结构位移。这种分部积分方法得到的PVDFE+E位移传感器形状不但与外激励力的性质(如激励力类型、位置以及频率等)无关,而且不需要振动梁的模态信息。实验结果表明:这种E+E位移传感器的设计是可行的。

光敏阵列直接调制的单栅式时栅E+E位移传感器
结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅E+E位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。