集磁式OCS磁特性随温度变化的研究

温漂问题是制约集磁式光学电流传感器实用化的瓶颈之一,目前研究集中在光学器件温度特性分析与补偿方面,缺乏对传感头磁特性随温度变化的分析。实际应用中磁导率和气隙长度随温度变化,使气隙磁场强度改变并影响测量准确度,因此有必要对传感头磁特性随温度变化情况进行分析。本文分析了铁磁材料磁滞回线随温度变化的情况,并在J-A模型的基础上建立带温度系数的磁滞模型;提出热膨胀系数和磁致伸缩系数的近似表达式,修正了热膨胀和磁致伸缩对气隙长度的影响;最后建立集磁环附加温度参数和气隙参数的磁滞模型,分析磁特性随温度变化情况。基于该模型提出一种具有稳定温度特性的传感头设计方法,以铁基非晶合金为例进行了仿真和实验验证,二者结果吻合,证明了模型和设计方法的有效性。     

一种基于位置敏感器相位检测的振动测量方法

针对微机械系统和精细加工技术中现有的振动测量方法存在易受电磁干扰、动态和线性范围窄等诸多问题,本文提出了一种基于一维位置敏感器(PSD)相位检测的振动测量方法,通过激光三角法将被测物体的振动信号转换为光斑在PSD的位置变化,PSD两电极输出的电流相差信号经PSD相位法的信号处理电路转换为与光斑位置成线性关系的直流电压信号,由此确定光斑的位置变化,进而测量物体的振动,且实时信号可以通过示波器或在上位机界面中显示。本文实验测量的平均相对误差为0.89%,最大误差为1.75%,线性度优于1.2%,实现了振动的高精度、高线性度和不受电磁干扰的测量。     

一种基于PSD的转速测量新方法

转速测量方法如机械转速测量法、霍尔效应法等,其测量速度与动态测量范围有限。基于线阵CCD图像传感器实现的转速测量方法实时性受限,并易受振动、器件倾斜、亮条纹宽度等因素的影响。为了解决这些问题,提出了一种基于一维位置敏感器(position sensitive detector,PSD)的新型转速传感器。通过被测轴上的反射材料,将转轴的转速转变成光斑在PSD上的位置移动,利用PSD高速、高分辨率的特点,结合数字化的采集方案,实现了高、低大范围、非接触、高精度、实时性的转速测量,测量的最大转速达105r/s;当转速发生变化时,测量的波形能够在一个周期内进行调整,实时性可靠性高;实验在0~50 000 r/min内平均相对误差为0.079 1%,最大误差为0.168%,线性度优于1.1%,满足高精度测量的要求。