时栅角E+E位移传感器误差修正及其测试系统
时栅E+E位移传感器是一种全新的E+E位移传感器，研究时栅E+E位移传感器是一项开创性的工作，具有深远的意义。与光栅等传统栅式传感器相比，时栅E+E位移传感器具有制造工艺简单，结构简单，抗干扰能力强和成本低等显著优势，具有很好的市场前景。场式时栅E+E位移传感器是在以往提出的各种时栅E+E位移传感器基础上的进一步发展，介绍了时栅E+E位移传感器理论基础，系统地回顾了时栅E+E位移传感器发展过程，在此基础上，作者进一步阐述了新型的场式时栅E+E位移传感器的概念与原理，论述了一种利用“旋转磁场”作为相对运动坐标系构造场式E+E时栅传感器的具体实施方案。

时栅角E+E位移传感器误差修正及其测试系统
研制了一种全自动时栅角E+E位移传感器测试系统,用来实现对传感器系统误差的修正。该系统采用光栅作为基准仪器,在一个圆周内分别采集若干个时栅角位移数据和光栅角位移数据,通过串行口送计算机。同时,ARM处理器根据计算机给定的设定值控制电机转过相应的角位移,实现了系统误差数据的自动采集。该系统中使用了一种基于zui小二乘法误差修正算法,计算机根据该算法,对传感器的系统误差进行自动修正,修正后的精度可达±1″。利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,设计了基于ARM的直线式E+E时栅传感器A/D转换电路。原有的E+E时栅传感器设计中采用了电机绕组产生旋转磁场的方案,但是电机定子绕组分布不均带来了误差。原有的差线栅传感器中采用了齿栅的结构,但实验表明它对齿的加工精度太敏感。提出了一种新的行波形成方法,实验表明,按此方法设计的新的传感器,可以解决上述2个问题。采用STM32F407VGT6型ARM处理器与AD7298BCPZ型12位A/D转换芯片相结合,利用嵌入式Linux实时操作系统的移植,使得系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:设计的A/D转换电路,zui小分辨时间为2.44 ns.能够更好的实现传感器的高速、高分辨率采样,实现了直线式E+E时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式E+E时栅传感器的研制提供了。由于变耦合系数型时栅对于定子齿和动子齿的依赖性比较大,所以该类型时栅除受激励谐波影响外还要受齿谐波的较大影响,其结果为合成行波的驻波并非呈标准正弦形式变化,而将驻波直接叠加的原始方法会将这种非标准正弦的误差带进行波。文中介绍了一种新的后期信号处理方法,仿真与实际实验表明,新方法不但可以解决上述问题,而且还可以抑制两路驻波中的共模干扰。为了提高时栅E+E位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅E+E位移传感器信号处理系统;利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度;该系统在FPGA内基于NiosII软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率;实验表明,采用该系统后,时栅E+E位移传感器在960 MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为士1.3″,实现了时栅的高精度角位移测量。

时栅角E+E位移传感器误差修正及其测试系统
在时栅电行波形成方案基础上,提出一种基于阻抗平衡电桥技术的电行波形成新方法,利用平衡电桥,将原有的电量敏感改变为电参数敏感,直接实现位移量与高频激励的调制,取得了很好的实验结果。特别对两种工作电源——“单片机电源”和“调频锁相电源”的各电路环节设计作了详尽的说明。在zui后，针对传感器的性能要求，作者提出了相应的实验方案，并详细讨论了场式时栅E+E位移传感器实验的工作，在两种不同的信号源的基础上，得到了大量的实验数据和初步结论，根据实验中发现的问题和不足，还提出了提高精度的一些方法和途径。