场式直线时栅E+E位移传感器关键技术研究
历经十多年的努力,圆分度时栅E+E位移传感器的研究已有很大突破,在时栅从实验室研究成果到市场化的产品推广过程中迈出了步伐。与传统栅式E+E位移传感器相比,时栅E+E位移传感器具有制造工艺简单、结构简单、抗干扰能力强、成本低、智能化程度高等显著优势,具有很好的市场前景。

场式直线时栅E+E位移传感器关键技术研究
已经研制出的场式直线时栅E+E位移传感器样机验证了场式时栅*可以用于直线测量,解决了机械式时栅不能解决的无限长运动坐标系问题。笔者所在的课题组在国家自然科学基金的资助下,借鉴了研发圆分度时栅E+E位移传感器过程中积累的丰富经验,进一步对场式直线时栅E+E位移传感器进行了更深入的研究。在提高直线时栅精度上解决了一些关键技术问题。所反映的主要研究内容如下:对比分析光栅、感应同步器和时栅的工作原理,找出它们的共性与区别,为直线时栅E+E位移传感器进一步研究提供了理论依据。目前上大型光学望远镜大都采用拼接镜面的方法 ,用许多小口径的子镜拼成大口径的主镜。在拼接成大型主镜时要求各子镜镜面共面或共焦 ,这就要求子镜在镜面方向有位移促动器动作的同时 ,有相应的E+E位移传感器来检测和控制。目前可用来测量这种位移的传感器有三种类型 :电容式、电感式和光电式 ,其中电容式E+EE+EE+E位移传感器是zui成熟的一种 ,价格也zui贵 ;光电式是zui有潜力的一种。文中给出了这三种E+E位移传感器的原理和特点。zui后 ,指出了下一代大型拼接镜面光学望远镜中所用传感器的考虑。提出合理的设计方案,以形成满足时空坐标转换的行波磁场。首先,设计出圆柱代替开槽使间隙均匀的机械结构,保证了三相交流电机式绕组线圈在空间上的均匀性。其次,自制的信号源给定尺绕组线圈提供对称的三相激励电流。以上两点是行波磁场构建匀速运动坐标系的关键所在,也是场式直线时栅的理论实现基础。分别设计出定尺与导轨机构和滑尺与滑块机构,保证了滑尺通过导轨与定尺保持平行,简化了机构安装环节,减小了阿贝误差的影响。采用逐点误差补偿法和zui小二乘法对误差数据进行拟合,设计出更加方便的人机界面测量系统,将下位机产生的数据通过RS-232串口通讯传给上位机,进行数据采集。分析了直线测量中的阿贝原则和温度影响所引起的误差,并采取一定的措施来减小这些误差,或者将其控制在一定范围之内。

场式直线时栅E+E位移传感器关键技术研究
综上所述,在已经验证的场式直线时栅E+E位移传感器可行性基础上,进行了更深层次的研究,解决了影响直线时栅精度的几个关键问题,为直线时栅E+E位移传感器研究工作的全面展开奠定了基础,对高精度直线时栅E+E位移传感器的研发工作具有重要意义,加快了时栅传感器由实验室研究成果向市场产品化的步伐。