大量程场式时栅E+E位移传感器设计技术研究
纳米位移测量技术是现代科技发展的基础和导向，也是重大科学的前沿，国内多位学者已经展开了纳米测量技术的相关研究。纳米直线E+E位移传感器是现代工业、国防军工等特殊需求的核心技术和关键部件。目前，量程可以达到几百毫米的纳米级E+E位移传感器主要是包括光栅、激光干涉仪、感应同步器、容栅、磁栅等。

大量程场式时栅E+E位移传感器设计技术研究
现阶段而言，一百毫米以上的大量程的纳米测量只有光栅和激光干涉仪两种测量仪器可以实现。 光栅传感器是目前zui常见的纳米测量仪器，光栅是利用精密的刻线测量位移量，也就是说光栅的精度、分辨率*依赖于仪器加工时刻线的精度。提出一种基于"互联网+"思维的时栅E+E位移传感器研究方法。通过网络化测控技术的应用实现时栅的数据采集、处理。同时,利用网络间的传感器形成互校正体系,保持传感器的精度稳定性,实现产品的远程诊断与调试维修功能。通过网络化集群构建传感器互校正体系的方案不仅可以提升时栅产品的网络化、信息化和智能化,而且也将加快时栅E+E位移传感器产品化进程。目前，海德汉公司研制的LIP201型光栅E+E位移传感器在270mm量程内精度实现了±100nm。但光栅刻线加工时受到光学衍射极限、测量范围与测量精度相互制约的影响，制约光栅进一步向纳米级发展。 时栅传感器是针对目前国内外纳米测量的技术瓶颈由我国*提出的以时间测量空间的方式，是一种利用“栅面”代替“栅线”测量位移的仪器。电场式时栅E+E位移传感器是基于电场耦合原理和微纳加工技术设计研发的一种新式时栅传感器。相比传统时栅具有结构简单、功耗低、工艺成熟、测量精度高等特点。电场式时栅是向着大量程纳米级测量仪器的研究的一项突破性项目，同时将在理论的基础上设计出传感器样机。主要针对电场式时栅传感器的样机加工，进行了以下几点工作：简单介绍了电场时栅的传感器的设计原理并利用COMSOL软件建立电场仿真模型，分析传感器的电场分布情况，初步确定了传感器的电极间距、动定尺间距、电极间隙对于电场分布的影响，确定了时栅的设计参数。针对时栅E+E位移传感器网络化通信的要求,提出了一种时栅E+E位移传感器便携式远程测量系统的设计方案。根据时栅E+E位移传感器的特点,该系统采用STM32F103和AD9959产生激励信号,选择以太网、WIFI、GPRS作为互联网通信接口,实现传感器互联网功能,建立时栅E+E位移传感器产品后台服务终端,以达到时栅E+E位移传感器产品远程防伪、远程故障诊断与自校准功能。采用Android人机交互界面进行数据管理,具有低功耗、使用方便、操作简单等特点,提升了时栅传感器产品网络化和智能化功能。当结构不同的定子电枢绕组中通以对称交流电时,它们可以在定子和转子的气隙中建立特性有差异的旋转磁场。把这些旋转磁场作为动坐标系所构成的时栅E+E位移传感器,其精度和分辩率会有所不同。为了提高时栅E+E位移传感器的性能,对不同定子绕组建立的旋转磁场进行比较。

大量程场式时栅E+E位移传感器设计技术研究
在仿真结果的基础上设计掩膜版，并根据可能出现的问题设计出解决方案，针对大量程加工的难度提出高精度拼接技术实现电场时栅传感器样机的加工。对于加工出的样机在形貌、结构以及测试性能进行测试，初步实现的电场式时栅传感器微纳米级测量。通过对大量程高精度电场式时栅传感器的加工，形成一套基于高精度拼接技术的大量程传感器的微纳加工技术，有望为我国的位移测量技术的提高作出一定的贡献。