基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理研究.pdf

1、由于當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，而智能化和自動(dòng)化是制造業(yè)發(fā)展一大趨勢(shì)，導(dǎo)致對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的要求會(huì)越來(lái)越高。而作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心部件之一的位移傳感器，其工作性能在一定程度上影響整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效果。一些控制系統(tǒng)的工作環(huán)境非常復(fù)雜，而電磁式位移傳感器由于其具有抗干擾性強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常被選用做系統(tǒng)的位置反饋元件。電磁式位移傳感器是通過(guò)擾動(dòng)激勵(lì)磁場(chǎng)得到感應(yīng)電信號(hào)方式進(jìn)行位移測(cè)量的。因此，激勵(lì)磁場(chǎng)分布特性對(duì)傳感器的測(cè)量精度

2、影響很大，為了減小傳感器的測(cè)量誤差，一般采取軟、硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，例如：開(kāi)斜槽，正弦繞組法，建立誤差修正模型等。然而，這些方式一方面受到制造成本的制約，另一方面由于在勵(lì)磁信號(hào)的源頭上已經(jīng)引入了較大的測(cè)量誤差，所以難以再進(jìn)一步提高傳感器的測(cè)量精度。鑒于此現(xiàn)狀，本文開(kāi)展了基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　?、偻ㄟ^(guò)總結(jié)分析當(dāng)前典型電磁式位移傳感器中的感應(yīng)同步器和電磁場(chǎng)式時(shí)柵位移的傳感機(jī)理，深入開(kāi)展了測(cè)量所

3、需磁場(chǎng)分布的研究，指出基波脈振磁場(chǎng)就是測(cè)量所需的磁場(chǎng)分布，并研究了通過(guò)多匝方形線(xiàn)圈組成的微平面陣元構(gòu)造出無(wú)限接近于基波脈振磁場(chǎng)的磁場(chǎng)分布，繼而提出了一種以微平面陣元為核心，融合了電磁場(chǎng)式時(shí)柵傳感機(jī)理的位移傳感機(jī)理。
　?、诟鶕?jù)基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理，設(shè)計(jì)新型時(shí)柵位移傳感器，并進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果不僅表明了基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理從勵(lì)磁信號(hào)源頭上減小了時(shí)柵的原始誤差，而且驗(yàn)證了微平面陣元和新型時(shí)柵位移傳感器結(jié)構(gòu)上的可行性

4、。
　?、鄞罱▊鞲衅鳂訖C(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新型時(shí)柵位移傳感器的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于微平面陣元的位移傳感機(jī)理和新型時(shí)柵位移傳感器是可行性，且在0mm～130mm范圍內(nèi)，新型時(shí)柵較現(xiàn)有時(shí)柵的原始誤差減小了55％，經(jīng)過(guò)誤差修正后測(cè)量精度可以達(dá)到±3.6um。
　?、転榱藵M(mǎn)足微平面陣元結(jié)構(gòu)要求，采用了PCB（Printed Circuit Board)技術(shù)，通過(guò)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅減小了傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及自身重量，而且獲得較傳統(tǒng)