基于交變電場的精密角位移測量方法與實驗研究.pdf

1、精密計量測試是現(xiàn)代制造的三大支撐技術(shù)之一，是高端制造技術(shù)的核心。在角位移測量領域，小尺度光學測量方面的主要問題是如何克服衍射極限，大尺度研究方面的主要問題是在測量范圍不斷擴大的同時如何提高測量精度并完成誤差溯源?；诖耍谇捌跁r柵研究基礎上，本文研究利用激勵電壓產(chǎn)生正交變化的電場來構(gòu)成運動參考系，從而實現(xiàn)精密角位移測量的新方法。本文提出利用“柵面”傳感單元來獲取信號，降低制造難度；利用“柵面”陣列的均化效應，降低制造精度對測量的影響；采

2、用高頻時鐘脈沖作為位移測量基準，解決“柵面”的空間分辨力的問題。
　　電場式圓時柵是一種全新原理的位移傳感器，作者在理論研究的基礎上開展了大量的系統(tǒng)仿真分析研究，并進行實驗驗證，逐步研制出一套精密角位移測量系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容如下：1.深入研究測量基準時空轉(zhuǎn)換理論與時柵測量的基本原理，提出一種電場式圓時柵的新結(jié)構(gòu)，并重點對其測量模型進行了理論推導。2.根據(jù)傳感器自身特點，以ANSYS Maxwell電磁場仿真軟件為基礎，建立了

3、傳感器的電場仿真模型，重點對傳感器動尺極片、定尺和定尺極片引線、極片之間縫隙的電場分布規(guī)律進行了研究，并對增加屏蔽層、改變極片間縫隙寬度、改變動尺與定尺之間間隙以及調(diào)整激勵電壓大小等引起的電場分布變化進行了仿真分析。3.搭建了實驗平臺，結(jié)合仿真分析結(jié)果開展了大量實驗研究，不斷對傳感結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，找出了制約測量精度提高的原因，并提出了解決方案。
　　電場式圓時柵位移傳感器主要圍繞理論研究、電場仿真分析和實驗研究三部分展開，理論聯(lián)