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《重庆大学》 2007年
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新型时栅位移传感器研究

陈锡侯  
【摘要】: 精密测量技术是保证产品质量的重要手段,也是进行科学研究的重要工具。位移测量是最基本的几何量测量,大量存在于以制造业为代表的生产实践和科学实践中。位移测量中应用最广泛的是栅式位移传感器。基于此,本文在国家自然科学基金的资助下开展了对光栅位移传感器、感应同步器和时栅位移传感器的原理融合研究和新型时栅位移传感器的研究。主要的研究内容和创新如下: ①从位移的两种数学描述出发,阐述了位移测量的两种基本方法:空间直接测量法和时间间接测量法。并在此基础上提出了空间栅和时间栅的概念。空间栅以空间量作为测量基准,采用直接测量的方法;时间栅以时间量作为基准,采用间接测量的方法。 ②从时间和空间的角度分析传统栅式位移传感器的三种常用的工作方式的实质。并将其于时栅传感器的测量原理进行比较。 ③对场式时栅位移传感器中的行波磁场进行了分析。将场式时栅中的行波区分为“空间行波”和“时间行波”。前者是空间波形随时间的流逝波形沿空间轴前进或者后退;后者是时间波形,在位移变化的作用下沿时间轴产生超前或者滞后。在此基础上,用行波的观点重新解释时栅传感器的测量原理,提出产生反映位移变化的时间行波是时栅位移传感器实现时空坐标转换的关键。 ④融合光栅技术和感应同步器技术提出两种行波形成新方法,依此设计了两类三种新型时栅位移传感器并研制出相应的实验样机。 1)齿电式时栅采用双层结构,上、下两层绕组空间正交并分别施加时间正交的激励信号,在空间产生上、下层时空正交的驻波磁场。定子绕组在两路组波磁场的作用下,形成时间电行波信号。 2)变耦式时栅采用两个自耦变压器和平面齿形式,直接产生两路电驻波,叠加后形成时间电行波信号。 3)光电式时栅采用低分辨率光栅作为空间正交信号源,通过与时间正交信号的调制形成两路电驻波,叠加后形成时间电行波信号。 ⑤针对三种新型时栅位移传感器开展大量的实验研究,验证行波形成的可行性,并测试相关的性能。 ⑥以齿电式时栅为例,对时栅位移传感器的误差进行了分析。讨论了加工误差、安装误差和电气参数误差等对时栅传感器最终的测量精度的影响。同时,根据时栅位移传感器的误差特点,提出了一种误差测量的新方法。该方法无须高精度的母仪即可实现时栅传感器分度误差的高精度自检。 综上所述,本文在剖析了位移测量方法的基础上,融合光栅技术和感应同步器技术提出了新的行波形成方法,基于这些方法设计并研制的三种新型时栅位移传感器,一方面是对现有的利用电磁场的场式时栅的完善和改进;另一方面可以将场式时栅的研究思想拓展到光场。通过误差分析,明确了影响时栅位移传感器精度的主要因素和时栅位移传感器误差的特点,并提出了误差测量的新方法。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH822

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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6 罗静;盘形栅式位移传感器信号获取与处理方法研究[D];重庆理工大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 张辉;戴敬;;基于DSP的ECT数据采集系统设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
7 吴庆华;钟飞;夏明安;何涛;;光切法薄片零件在线厚度测量[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
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9 陈华明;孙广富;卢焕章;常青;;可重构处理技术及其在红外图像弱小运动目标检测中的应用[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
10 尹力;仲顺安;陈越洋;党华;;水声通信系统中信号同步的一种实现方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 贺媛;BaTiO_3纳米纤维湿度传感性能的研究[D];吉林大学;2011年
9 郑永;基于时栅传感器的精密蜗轮副动态检测技术研究[D];合肥工业大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭宇飞;PIN管测量高能X光的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 高忠华;张兴红;陈锡侯;;卡尔曼滤波在时栅传感器动态标定系统中的应用[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 娄莉娜;基于MEMS技术的三相栅式位移传感器关键技术的研究[D];重庆理工大学;2011年
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6 吴崇咸;基于计算机USB口的FMT系统的升级与实验[D];重庆大学;2006年
7 徐建国;场式直线时栅位移传感器研究[D];重庆大学;2006年
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9 高风;基于磁阻式位移传感器在伺服液压缸上的研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 郑永;基于WINDOWS系统的FMT系统的开发与试验[D];重庆工学院;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭东林;肖伟;郑方燕;高忠华;;基于时栅传感器的编码器信号分析[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2011年01期
2 高忠华;陈锡侯;杨继森;彭东林;;直线时栅传感器全误差模型与误差修正方法研究[J];传感器与微系统;2012年08期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 汤睿;数控多线研磨切片系统控制机理研究及应用[D];湖南大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 何章宏;双光栅干涉位移传感器及其电路系统研究[D];华中科技大学;2011年
6 蔡轲;微加工技术在高精度位移传感器中的应用[D];安徽大学;2014年
7 李昕;线位移传感器自动校准装置研究[D];西安电子科技大学;2014年
8 郭增强;非等齿耦合位移传感器的研究[D];重庆理工大学;2012年
9 刘炎;几种工程化光纤光栅传感器的研制及其工程应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 姜镇军;磁致伸缩液压缸位移传感器[D];大连理工大学;2007年
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