時(shí)柵位移傳感器的電磁場(chǎng)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、時(shí)柵位移傳感器是一種通過(guò)對(duì)時(shí)間測(cè)量而完成空間測(cè)量的柵式傳感器,這里是狹隘地指磁場(chǎng)式時(shí)柵位移傳感器,場(chǎng)式時(shí)柵和變耦合系數(shù)型時(shí)柵是其中的兩大類(lèi)型,它們都是以電磁場(chǎng)作為媒介將空間位移量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。
　　隨著時(shí)柵位移傳感器朝著高速測(cè)量和高精度測(cè)量方向的發(fā)展,當(dāng)前傳感器本身的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)參數(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足發(fā)展的需要,但傳統(tǒng)的時(shí)柵傳感器設(shè)計(jì)方法已經(jīng)對(duì)傳感器進(jìn)一步的改進(jìn)顯得頗為吃力。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)流程不僅需要投入大量的人力、物力,而且往

2、往一種新方案的設(shè)計(jì)要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,再加上日前消費(fèi)水平的飛速提高,隨之而來(lái)的研究的成本越來(lái)越大;另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的時(shí)柵傳感器設(shè)計(jì)方法不能比較精確地分析傳感器中的電磁場(chǎng),以致設(shè)計(jì)的傳感器雖然能滿(mǎn)足當(dāng)前大多數(shù)情況下的要求,但傳感器的輸出信號(hào)與理想中的信號(hào)相差比較大,所以在有些情況下,比如說(shuō)在進(jìn)行高速測(cè)量時(shí),即動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí),傳感器的輸出信號(hào)質(zhì)量就要變差,導(dǎo)致測(cè)量精度的下降。對(duì)于時(shí)柵位移傳感器發(fā)展過(guò)程中逐漸呈現(xiàn)的這些問(wèn)題,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法又不能很好地

3、滿(mǎn)足解決問(wèn)題的需要,所以迫切需要尋求更好的方法改進(jìn)傳感器的設(shè)計(jì)方法。
　　為了迎合時(shí)柵傳感器發(fā)展的需要,我們加強(qiáng)了對(duì)時(shí)柵傳感器電磁場(chǎng)的分析。在對(duì)時(shí)柵傳感器進(jìn)行磁路分析的基礎(chǔ)上,電磁場(chǎng)有限元分析法被引入到時(shí)柵傳感器的設(shè)計(jì)流程中,一方面使我們對(duì)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)有更準(zhǔn)確的把握,不再只是簡(jiǎn)單的“定性”分析,還要做到“定量”分析,另一方面我們可以根據(jù)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)分析結(jié)果來(lái)優(yōu)化其結(jié)構(gòu),改善其輸出信號(hào)質(zhì)量,使其能適應(yīng)高速測(cè)量的需要,又能

4、具有更高的測(cè)量精度。另外,由于對(duì)時(shí)柵傳感器的有限元計(jì)算所運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件Ansoft Maxwell不僅完成了對(duì)時(shí)柵傳感器電磁場(chǎng)的求解,而且它給時(shí)柵傳感器的方案改進(jìn)帶來(lái)了便利,可以大大節(jié)約新方案的設(shè)計(jì)時(shí)間。我們可以根據(jù)新方案在Ansoft Maxwell中構(gòu)建出模型,然后對(duì)其進(jìn)行仿真,如果方案中有不合理的地方可以在Ansoft Maxwell中對(duì)模型進(jìn)行修改,再仿真,直至得到令人滿(mǎn)意的新方案。
　　對(duì)時(shí)柵傳感器的電磁場(chǎng)加強(qiáng)分析后,我