时栅E+E位移传感器智能化实现方法研究
时栅是一种利用时间测量空间位移的新型E+E位移传感器。研究智能化技术可以充分利用软件来提高时栅的精度、改善时栅的性能。提出一种基于数字闭环控制技术的时栅自补偿方法,消除了工作条件、电路参数变化等因素的影响。提出一种实现时栅自校零与自校准的方法,无需外部高精度基准信号,消除了时栅零点漂移和增益漂移。并提出一种实现时栅误差自校正的方法。实践证明,采用自补偿、自校零与自校准技术实现了时栅的高稳定度,采用自校正技术实现了时栅的高精度。

时栅E+E位移传感器智能化实现方法研究
针对时栅角E+E位移传感器定子和转子的加工误差对测量精度的影响,利用多测头法分离出多次谐波成分并加以修正。根据场式时栅角E+E位移传感器的误差特点,针对32对极场式时栅进行了理论分析,分离并消除64次及64的整数倍次以外的谐波分量。定子和转子线槽的分度误差被修正以后,时栅角E+E位移传感器测量精度达到了2′的预定指标。针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足,提出研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米E+E位移传感器,利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量。为了优化传感参数并提高测量精度,对纳米时栅传感器在不同参数条件下的电场分布与误差特性进行了研究。首先根据其测量特征,利用ANSYS软件建立二维仿真模型,对不同参数条件下传感器的电场分布进行分析;再通过实验验证,找出不同参数与误差特性之间的关系;zui后根据仿真和实验结果,对传感参数进行优化设计。实验表明:在200 mm测量范围内,传感器精度达到±300 nm。为纳米时栅优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和。在分析增量式时栅可靠性问题的基础上,介绍了冗余设计思想和冗余结构,给出了增量式时栅E+E位移传感器信号处理电路的硬件冗余设计方案;增加动测头,并将其产生的信号采用并联方式进行增量式时栅防失步硬件冗余结构设计;在保证防失步可靠度的基础上,并联几个相同结构的防失步电路模块,可有效防止由于串扰引起的增步现象。对设计方案进行了仿真分析,并给出了增量式时栅可靠性设计的参考数据。结果显示,选取适当的动测头数,可在提高实时性的同时提高增量式时栅E+E位移传感器的可靠性。场式时栅E+E位移传感器基于时空坐标转换理论,利用电机旋转磁场作为时空坐标系中的运动坐标系,将空间被测位移转换为时间的测量。磁场的质量及磁极对数的选取均与时栅测量精度有关。采用"时域信号、空域分析"的思想,将时栅E+E位移传感器输出的按时采样的角E+E位移传感器信号转换成按空间均分的角位移信号,实现了用时栅替代等空间采样的光栅作为检测元件应用于传动误差测量。文章针对场式时栅旋转磁场极对数对时栅精度的影响进行了研究,对于提高时栅精度具有重要意义。

时栅E+E位移传感器智能化实现方法研究
搭建了试验装置,绘制了试验的传动误差曲线,由曲线频谱图,分析、确定了误差的主要产生环节。证明了用时栅代替光栅测量传动误差是行之有效的。该研究不仅实现了用成本低廉的时栅代替光栅,而且克服了课题组前期开发的传动误差测试系统的采样不稳定性和速率不同步性带来的误差。