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時柵角E+E位移傳感器誤差修正及其測試系統(tǒng)
時柵E+E位移傳感器是一種全新的E+E位移傳感器，研究時柵E+E位移傳感器是一項開創(chuàng)性的工作，具有深遠(yuǎn)的意義。與光柵等傳統(tǒng)柵式傳感器相比，時柵E+E位移傳感器具有制造工藝簡單，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強和成本低等顯著優(yōu)勢，具有很好的市場前景。場式時柵E+E位移傳感器是在以往提出的各種時柵E+E位移傳感器基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展，介紹了時柵E+E位移傳感器理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)地回顧了時柵E+E位移傳感器發(fā)展過程，在此基礎(chǔ)上，作者進(jìn)一步闡述了新型的場式時柵E+E位移傳感器的概念與原理，論述了一種利用“旋轉(zhuǎn)磁場”作為相對運動坐標(biāo)系構(gòu)造場式E+E時柵傳感器的具體實施方案。

時柵角E+E位移傳感器誤差修正及其測試系統(tǒng)
研制了一種全自動時柵角E+E位移傳感器測試系統(tǒng),用來實現(xiàn)對傳感器系統(tǒng)誤差的修正。該系統(tǒng)采用光柵作為基準(zhǔn)儀器,在一個圓周內(nèi)分別采集若干個時柵角位移數(shù)據(jù)和光柵角位移數(shù)據(jù),通過串行口送計算機。同時,ARM處理器根據(jù)計算機給定的設(shè)定值控制電機轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角位移,實現(xiàn)了系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)的自動采集。該系統(tǒng)中使用了一種基于zui小二乘法誤差修正算法,計算機根據(jù)該算法,對傳感器的系統(tǒng)誤差進(jìn)行自動修正,修正后的精度可達(dá)±1″。利用時空轉(zhuǎn)換思想,以時間基準(zhǔn)測量空間位移量,設(shè)計了基于ARM的直線式E+E時柵傳感器A/D轉(zhuǎn)換電路。原有的E+E時柵傳感器設(shè)計中采用了電機繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方案,但是電機定子繞組分布不均帶來了誤差。原有的差線柵傳感器中采用了齒柵的結(jié)構(gòu),但實驗表明它對齒的加工精度太敏感。提出了一種新的行波形成方法,實驗表明,按此方法設(shè)計的新的傳感器,可以解決上述2個問題。采用STM32F407VGT6型ARM處理器與AD7298BCPZ型12位A/D轉(zhuǎn)換芯片相結(jié)合,利用嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)的移植,使得系統(tǒng)具有更好的可靠性與實時性。實驗表明:設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換電路,zui小分辨時間為2.44 ns.能夠更好的實現(xiàn)傳感器的高速、高分辨率采樣,實現(xiàn)了直線式E+E時柵傳感器的實時誤差修正與補償,為高精度直線式E+E時柵傳感器的研制提供了。由于變耦合系數(shù)型時柵對于定子齒和動子齒的依賴性比較大,所以該類型時柵除受激勵諧波影響外還要受齒諧波的較大影響,其結(jié)果為合成行波的駐波并非呈標(biāo)準(zhǔn)正弦形式變化,而將駐波直接疊加的原始方法會將這種非標(biāo)準(zhǔn)正弦的誤差帶進(jìn)行波。文中介紹了一種新的后期信號處理方法,仿真與實際實驗表明,新方法不但可以解決上述問題,而且還可以抑制兩路駐波中的共模干擾。為了提高時柵E+E位移傳感器的動態(tài)性能及測量精度,提出了一種基于FPGA和二維細(xì)分技術(shù)的時柵E+E位移傳感器信號處理系統(tǒng);利用二維細(xì)分技術(shù)對插補脈沖進(jìn)行倍頻處理,降低了對插補脈沖頻率的要求,通過倍頻后的高頻脈沖插補時柵感應(yīng)信號和參考信號之間的相位差完成了時柵角位移的測量,提高測量精度;該系統(tǒng)在FPGA內(nèi)基于NiosII軟核完成數(shù)據(jù)的采集和處理,簡化了系統(tǒng),并加入自定義指令提高了數(shù)據(jù)處理效率;實驗表明,采用該系統(tǒng)后,時柵E+E位移傳感器在960 MHz插補脈沖下測量誤差峰峰值為士1.3″,實現(xiàn)了時柵的高精度角位移測量。

時柵角E+E位移傳感器誤差修正及其測試系統(tǒng)
在時柵電行波形成方案基礎(chǔ)上,提出一種基于阻抗平衡電橋技術(shù)的電行波形成新方法,利用平衡電橋,將原有的電量敏感改變?yōu)殡妳?shù)敏感,直接實現(xiàn)位移量與高頻激勵的調(diào)制,取得了很好的實驗結(jié)果。特別對兩種工作電源——“單片機電源”和“調(diào)頻鎖相電源”的各電路環(huán)節(jié)設(shè)計作了詳盡的說明。在zui后，針對傳感器的性能要求，作者提出了相應(yīng)的實驗方案，并詳細(xì)討論了場式時柵E+E位移傳感器實驗的工作，在兩種不同的信號源的基礎(chǔ)上，得到了大量的實驗數(shù)據(jù)和初步結(jié)論，根據(jù)實驗中發(fā)現(xiàn)的問題和不足，還提出了提高精度的一些方法和途徑。