新型時柵位移傳感器研究.pdf

1、1緒論1重慶大學(xué)博士學(xué)位論文新型時柵位移傳感器研究博士研究生：陳錫侯指導(dǎo)教師：張光輝教授學(xué)科、專業(yè)：機械設(shè)計及理論重慶大學(xué)機械工程學(xué)院二OO七年十月I摘要精密測量技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，也是進行科學(xué)研究的重要工具。位移測量是最基本的幾何量測量，大量存在于以制造業(yè)為代表的生產(chǎn)實踐和科學(xué)實踐中。位移測量中應(yīng)用最廣泛的是柵式位移傳感器?；诖?，本文在國家自然科學(xué)基金的資助下開展了對光柵位移傳感器、感應(yīng)同步器和時柵位移傳感器的原理融合研究

2、和新型時柵位移傳感器的研究。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下：①從位移的兩種數(shù)學(xué)描述出發(fā)，闡述了位移測量的兩種基本方法：空間直接測量法和時間間接測量法。并在此基礎(chǔ)上提出了空間柵和時間柵的概念?？臻g柵以空間量作為測量基準(zhǔn)，采用直接測量的方法；時間柵以時間量作為基準(zhǔn)，采用間接測量的方法。②從時間和空間的角度分析傳統(tǒng)柵式位移傳感器的三種常用的工作方式的實質(zhì)。并將其于時柵傳感器的測量原理進行比較。③對場式時柵位移傳感器中的行波磁場進行了分析。將場式時柵

3、中的行波區(qū)分為“空間行波”和“時間行波”。前者是空間波形隨時間的流逝波形沿空間軸前進或者后退；后者是時間波形，在位移變化的作用下沿時間軸產(chǎn)生超前或者滯后。在此基礎(chǔ)上，用行波的觀點重新解釋時柵傳感器的測量原理，提出產(chǎn)生反映位移變化的時間行波是時柵位移傳感器實現(xiàn)時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。④融合光柵技術(shù)和感應(yīng)同步器技術(shù)提出兩種行波形成新方法，依此設(shè)計了兩類三種新型時柵位移傳感器并研制出相應(yīng)的實驗樣機。1）齒電式時柵采用雙層結(jié)構(gòu)，上、下兩層繞組空間正

4、交并分別施加時間正交的激勵信號，在空間產(chǎn)生上、下層時空正交的駐波磁場。定子繞組在兩路組波磁場的作用下，形成時間電行波信號。2）變耦式時柵采用兩個自耦變壓器和平面齒形式，直接產(chǎn)生兩路電駐波，疊加后形成時間電行波信號。3）光電式時柵采用低分辨率光柵作為空間正交信號源，通過與時間正交信號的調(diào)制形成兩路電駐波，疊加后形成時間電行波信號。⑤針對三種新型時柵位移傳感器開展大量的實驗研究，驗證行波形成的可行性，并測試相關(guān)的性能。⑥以齒電式時柵為例，對