基于電氣制導(dǎo)與誤差修正的幾何量計(jì)量新方法及新型柵式智能位移傳感器研究.pdf

1、精密計(jì)量技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段,也是進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具。計(jì)量測(cè)試是科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ),其水平高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志之一。傳統(tǒng)幾何量計(jì)量中一般以空間量作為基準(zhǔn)量,被測(cè)量與基準(zhǔn)量之間是空間對(duì)空間的關(guān)系。傳統(tǒng)柵式位移傳感器和碼盤式傳感器要實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量,都需要一個(gè)高精度的空間基準(zhǔn)量——刻線尺?？叹€尺的柵線既要求刻劃均勻,又要求刻劃細(xì)密,其精度取決于精密機(jī)械制造技術(shù)。在柵線數(shù)不能滿足要求的情況下,還需

2、要對(duì)基準(zhǔn)量進(jìn)行細(xì)分。因此,傳統(tǒng)柵式位移傳感器制造工藝復(fù)雜,加工要求很高,相應(yīng)地制造成本也很高。在此背景下,本文在三項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和一項(xiàng)重慶市自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目資助下,開展了基于電氣制導(dǎo)與誤差修正的幾何量計(jì)量新方法及三種新型柵式智能位移傳感器的研究。主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新如下:①提出了一種基于電氣制導(dǎo)與誤差修正的幾何量計(jì)量新方法。測(cè)量的精度不是取決于加工精度和安裝精度,而是取決于電氣跟蹤制導(dǎo)和誤差修正的精度。②闡述了以時(shí)間測(cè)量空間、

3、運(yùn)用電氣手段解決機(jī)械問(wèn)題的學(xué)術(shù)思想。以時(shí)間量作為空間量的測(cè)量基準(zhǔn),將空間位移的測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)換為時(shí)間量的測(cè)量問(wèn)題,徹底回避掉機(jī)械高精密刻線的傳統(tǒng)工藝,以期擺脫對(duì)精密加工技術(shù)的依賴,從而大幅度地降低制造成本。③利用上述新方法和新思想開展了三種新型柵式智能位移傳感器研究。主要包括:1)論述了精密位移測(cè)量中的“時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論”和場(chǎng)式時(shí)柵傳感器的工作原理。2)論述了利用“游標(biāo)插值”的信號(hào)細(xì)分新方法,研制差線柵傳感器的新思想。3)首次提出了一種基于

4、電子跟蹤制導(dǎo)技術(shù)和圓分度多信息融合技術(shù)的新型激光柵傳感器的研究思想,其精度取決于自動(dòng)控制精度而不是機(jī)械加工精度和安裝精度。④研制出了一套TG-E1時(shí)柵角位移傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在該系統(tǒng)上開展了大量實(shí)驗(yàn)研究,成功研制出首臺(tái)高精度時(shí)柵角位移傳感器樣機(jī),探索出了一套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)柵的方法。國(guó)家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)——中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院對(duì)時(shí)柵的檢定結(jié)論為:任意(0°~360°)范圍內(nèi)示值誤差±0.8”。研究成果“時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法與時(shí)柵位移傳感器”通