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E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
時柵位移傳感器是一種擁有自主知識產(chǎn)權的全新位移傳感器。目前，時柵在靜態(tài)和低速條件下測量的應用中，已經(jīng)實現(xiàn)了較好的精度和分辨率。但在高速動態(tài)測量中，對E+E時柵傳感器的時間響應特性提出了新的要求，存在例如采樣波形規(guī)律不明顯、波形出現(xiàn)*脈沖等現(xiàn)象，導致動態(tài)誤差的產(chǎn)生和精度的下降。

E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
為了適應更多應用場合,時柵移傳感器需具備動態(tài)測量能力,即在傳感器動測頭轉(zhuǎn)動時進行測量,但傳感器的動測頭相對于旋轉(zhuǎn)磁場的速度會影響其輸出信號的頻率和幅值,該現(xiàn)象是一種特殊的多普勒效應。由于動測頭信號頻率發(fā)生變化,所以電路的相頻特性和幅頻特性使動態(tài)測量精度下降。從理論和實驗兩方面詳細分析了這種多普勒效應及其對E+E時柵傳感器的影響,并介紹了對該多普勒效應影響的抑制方法。其中,提高旋轉(zhuǎn)磁場速度的方法通過實驗驗證使動態(tài)測量誤差減小達90%。研究時柵高速動態(tài)測量中存在的問題，對進一步提高時柵的測量精度，推動其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。在國家自然科學基金項目“基于誤差轉(zhuǎn)換的時柵移傳感器自標定和自校準方法研究”的資助下，針對上述問題，開展了時柵位移傳感器在動態(tài)測量條件下實現(xiàn)高精度高分辨率測量的研究。首先，對提高傳感器動態(tài)性能的三種方法進行深入分析，結(jié)合E+E時柵傳感器的工作原理，在測量機理方面增加動測頭的數(shù)量，硬件方面利用時鐘倍頻和時鐘分相技術提高時間測量分辨率，軟件方面將細分插補算法應用于數(shù)據(jù)處理，以提高E+E時柵傳感器的動態(tài)測量性能。重點研究采用軟件方法來提高傳感器的動態(tài)性能。構建了細分插補算法模型。其次，設計了實現(xiàn)該模型的硬件電路，該電路以FPGA為核心，主要包括A/D采樣模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、放大濾波、顯示和USB通訊模塊等。構建了高分辨率A/D和高速運算系統(tǒng)。然后，設計了實現(xiàn)該模型的軟件，對采集到的時柵感應信號數(shù)據(jù)進行分析和處理，準確快速地實現(xiàn)了時間差的測量，進而實現(xiàn)位移的動態(tài)精確測量。

E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
建立了實驗系統(tǒng)，對硬件和軟件進行了實驗調(diào)試，實驗表明硬件和軟件達到了設計要求，與E+E時柵傳感器傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法相比，簡化了數(shù)據(jù)處理的硬件電路和軟件。目前E+E時柵傳感器將激勵信號頻率從400Hz提高到20KHz，實現(xiàn)了測量分辨率可以達到0.09″。