磁场式时栅位移传感器信号处理新方法

为了提高磁场式时栅位移传感器的测量精度,分析了该时栅的测量原理。针对其测量过程中出现的激励信号源误差、合成行波非线性误差等问题,提出了信号处理的新方法。通过比较两路感应驻波信号的电压幅值,产生一路相位与时间量及被测位移量相关的方波信号,根据此方波的相位解算出被测位移量。基于该方法建立了数学模型,并进行了仿真分析。通过实验验证了该方法的可行性与有效性,证明该方法对磁场式时栅位移传感器输出信号的处理具有广泛的适用性。     

时栅传感器高精度激励信号源设计

针对时栅位移传感器在测量过程中存在低次误差的问题,分析了激励信号源误差对时栅测量精度的影响。为提高时栅位移传感器的测量精度,设计了一种基于闭环控制的高精度激励信号源。对两相激励信号进行数据采集,计算相位差及比较幅值,并将处理结果反馈到激励信号数据源,控制其相位和幅值,以满足两相激励信号的幅值相等及相位正交。试验结果表明,这种基于闭环控制的方案提高了激励信号源的精度,从而使时栅的测量精度提高了30%。     

一种平面超薄型电磁感应式角位移传感器

为了解决传统的铁基材料磁场式时栅齿槽加工效率低、手工绕线一致性差和传感器厚重的问题,文中结合时栅传感器的测量原理,开展了一种平面超薄型电磁感应式角位移传感器的研究。该传感器通过采用PCB工艺技术进行了超薄型结构设计。通过开展仿真实验和精度实验,验证了传感器结构方案的可行性。精度实验获取了0°~360°内传感器的原始误差,结果表明其原始测量误差在±80″以内。该传感器的实现将有利于低成本的超薄型时栅角位移传感器的研发。     

一种薄型化的直线式时栅位移传感器研究

传统直线时栅位移传感器存在机械结构加工效率低和线圈绕线一致性差的缺点,且无法满足一些应用场合在厚度方面的需求,因而文章结合电磁感应式直线时栅传感器的工作原理,开展了一种薄型化直线时栅位移传感器的研究。该传感器通过结合PCB工艺技术将传感单元印制在电路板上对传统结构进行改进,实现薄型化的设计。通过传感器模型设计、仿真验证和精度实验,验证了传感器的可行性。实验结果表明:在0~280mm的测量范围内,传感器样机的原始测量误差在±30μm之间。该传感器的实现,可以为直线时栅传感器在薄型化方向的研究提供重要借鉴。     

单边引线结构的直线时栅位移传感器

为了克服传统直线时栅传感器双边引线的限制和手工绕线一致性差的缺点,结合磁场式时栅测量原理,开展了单边引线结构的直线时栅传感器研究,并通过有限元仿真验证了理论模型的可行性。