時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論及場式時(shí)柵位移傳感器實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、時(shí)柵位移傳感器是一項(xiàng)原創(chuàng)性的發(fā)明，用于精密位移的測量，國內(nèi)外尚未有類似的研究，其原理和思想的新穎性已得到國內(nèi)眾多專家的首肯。與傳統(tǒng)柵式傳感器相比，在結(jié)構(gòu)、制造工藝、抗干擾性和成本等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，若能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化，必有良好的市場前景。因此，對(duì)場式時(shí)柵進(jìn)行系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本項(xiàng)研究屬于兩項(xiàng)國家自然科學(xué)基金委員會(huì)資助的項(xiàng)目，作者在理論研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，研制出了一套場式

2、時(shí)柵位移測量系統(tǒng)，不僅以實(shí)踐證明了時(shí)空轉(zhuǎn)換理論和“場式運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系”這一新思想的正確性，還為進(jìn)一步進(jìn)行產(chǎn)品化開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，主要研究內(nèi)容：①在時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論的基礎(chǔ)上，總結(jié)出時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)圖，直觀地描述了時(shí)間坐標(biāo)系，空間坐標(biāo)系和勻速坐標(biāo)系在時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的相互關(guān)系。②提出用電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場代替機(jī)械式時(shí)柵的旋轉(zhuǎn)機(jī)械作為時(shí)柵的動(dòng)坐標(biāo)系，從而形成新的位移測量系統(tǒng)方案③從成品電機(jī)開始實(shí)驗(yàn)研究，到用非導(dǎo)磁材料制造時(shí)柵傳感器的定子和轉(zhuǎn)子的

3、骨架，是在以傳統(tǒng)的電機(jī)理論指導(dǎo)下的大膽創(chuàng)新，大大簡化了傳感器的結(jié)構(gòu)，增加了實(shí)驗(yàn)研究的靈活性，為場式時(shí)柵樣機(jī)向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展邁出了關(guān)鍵的一步。④設(shè)計(jì)了新型場式時(shí)柵位移測量系統(tǒng)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)精密位移測量，還適應(yīng)了傳感器向智能化發(fā)展的趨勢(shì)，具有信息共享、高度智能化和遠(yuǎn)程診斷及標(biāo)校等功能。⑤設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)組成場式時(shí)柵的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行比較研究，確定了各環(huán)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)。 ⑥從大量的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出

4、了動(dòng)定測頭的埋線方法。大大地提高了信號(hào)的質(zhì)量，為提高測量精度提供了必要的保證。 ⑦進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，完成樣機(jī)開發(fā)，確定了場式時(shí)柵樣機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。 總之，本文在理論研究的基礎(chǔ)上，通過大量實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論和場式時(shí)柵理論。用由三相交流繞組感應(yīng)出的旋轉(zhuǎn)磁場代替機(jī)械式時(shí)柵中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，克服了機(jī)械式時(shí)柵的固有缺陷，進(jìn)一步提高了時(shí)柵測量位移的精度，并且把時(shí)柵的測量領(lǐng)域從角位移測量拓寬到直線位移測量。同