高頻響高分辨力位移傳感器校準平臺關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)今各類位移傳感器的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對于位移傳感器的性能要求日益提高。在實際的科研和生產(chǎn)生活中，對傳感器性能參數(shù)的可靠性、測量結(jié)果的準確性、測量的實時性都提出了更高的要求，而對傳感器的精確校準是保證其性能的重要條件。目前，對于傳感器的校準通常僅局限于靜態(tài)或者低頻方面，缺少同時滿足高精度、高頻響和較大行程的校準平臺，因此難以滿足對高速高精度位移傳感器的校準需求。位移傳感器在高速動態(tài)測量應(yīng)用方面的發(fā)展也會因此而受到限制。
　　

2、本論文針對上述問題，設(shè)計出了基于柔性鉸鏈運動機構(gòu)和兩套測量基準的校準平臺，將單頻激光干涉儀和電容傳感器同時應(yīng)用在其中，分別提供了高精度和高頻響的校準基準，兼顧了干涉儀的高測量精度、以及電容傳感器的高頻率響應(yīng)的優(yōu)勢。設(shè)計了柔性鉸鏈運動平臺，對柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)特性仿真和分析，設(shè)計并搭建整個校準系統(tǒng)。最后進行實驗，對系統(tǒng)性能進行測試。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.在分析和比較了現(xiàn)有的傳感器校準原理后，提出了基于柔性鉸鏈運動機構(gòu)作為驅(qū)動

3、，以電容傳感器和單頻激光干涉儀作為動靜態(tài)校準基準的設(shè)計方案。使該校準系統(tǒng)兼顧高頻響、高分辨力和較大行程的性能要求。
　　2.設(shè)計了柔性鉸鏈機構(gòu)并對其進行建模仿真和優(yōu)化。通過偽剛體法和幾何關(guān)系建立了該鉸鏈機構(gòu)的數(shù)學模型，結(jié)合有限元仿真分析，研究鉸鏈機構(gòu)中的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對行程放大倍數(shù)，輸入輸出剛度和固有頻率的影響。在設(shè)計時希望鉸鏈結(jié)構(gòu)能夠擁有較大的放大倍數(shù)、較小的輸出剛度以及較高的固有頻率，通過平衡各項綜合性能要求來選取合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)