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E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量方法研究及誤差分析
E+E位移傳感器是本課題組發(fā)明的一種新型柵式E+E位移傳感器，正在逐步的產(chǎn)業(yè)化過程中。針對(duì)E+E位移傳感器生產(chǎn)過程中靜態(tài)標(biāo)定的局限性。該課題的研究符合精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，完善了用時(shí)間量測(cè)量空間位移的學(xué)術(shù)思想，對(duì)進(jìn)一步提高E+E位移傳感器的測(cè)量精度并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量方法研究及誤差分析
對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，目前運(yùn)用zui多的就是光電式或者磁電式傳感器。時(shí)柵E+E位移傳感器是一種新型E+E位移傳感器，目前主要用于位移的靜態(tài)測(cè)量。以高頻響的電機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)時(shí)柵E+E位移傳感器如何去測(cè)量轉(zhuǎn)速做了深入的分析和研究。主要工作如下：時(shí)柵E+E位移傳感器的理論基礎(chǔ)----“時(shí)空轉(zhuǎn)換理論”，建立相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)坐標(biāo)系，一個(gè)坐標(biāo)系上的位移之差表現(xiàn)為另一個(gè)坐標(biāo)系上所觀察到的時(shí)間之差。時(shí)柵E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量關(guān)鍵就是建立一個(gè)恒速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。分析了電機(jī)的基本機(jī)構(gòu)，它們都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，在它們通上交流電后，在定子和轉(zhuǎn)子的氣隙之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，對(duì)這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場建立數(shù)學(xué)模型。時(shí)柵E+E位移傳感器的結(jié)構(gòu)和電機(jī)相似，同樣是由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。同時(shí)在時(shí)柵E+E位移傳感器加上三相交流電，時(shí)柵的定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙也會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。分析電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場和時(shí)柵E+E位移傳感器的旋轉(zhuǎn)磁場相似。通過互感器原理法、普通變壓器原理法、三相耦合變壓器原理法將時(shí)柵的信號(hào)加載到電機(jī)中去，使電機(jī)中能產(chǎn)生“時(shí)空轉(zhuǎn)換理論”所需要的旋轉(zhuǎn)磁場。將定子和轉(zhuǎn)子所感應(yīng)出的信號(hào)通過帶通濾波器濾掉不需要的成分。通過軟件仿真和實(shí)際的示波器分析zui終獲取的信息。綜上所述，本課題采用了將時(shí)柵E+E位移傳感器植入電機(jī)中的方法測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。針對(duì)該方案，比較了電機(jī)和時(shí)柵E+E位移傳感器的結(jié)構(gòu)以及它們各自的旋轉(zhuǎn)磁場，并通過三相耦合變壓的原理將時(shí)柵E+E位移傳感器的信號(hào)加載到電機(jī)中，zui后得到時(shí)柵E+E位移傳感器測(cè)量的信號(hào)。這對(duì)時(shí)柵E+E位移傳感器的市場化具有十分重要的意義主要的研究內(nèi)容如下：在動(dòng)態(tài)測(cè)量理論和傳感器的標(biāo)定原理與方法的基礎(chǔ)上，分析E+E位移傳感器自身的測(cè)量原理和動(dòng)態(tài)標(biāo)定原理，為進(jìn)一步研究E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)提供理論依據(jù)。進(jìn)行E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)E+E位移傳感器信號(hào)特點(diǎn)設(shè)計(jì)信號(hào)處理模塊，包括儀用放大電路、帶通濾波電路、非線性放大電路和波形轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集和處理模塊、串行通信模塊和上位機(jī)模塊。以動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)誤差分離和修正理論為依據(jù)，確定時(shí)柵動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的誤差分離模型和補(bǔ)償方法，并運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)軟件實(shí)現(xiàn)誤差的分離和補(bǔ)償。針對(duì)上位機(jī)開發(fā)過程中數(shù)據(jù)處理困難的問題，運(yùn)用動(dòng)態(tài)鏈接庫的混合編程方法實(shí)現(xiàn)上位機(jī)調(diào)用數(shù)學(xué)軟件中相應(yīng)函數(shù)處理誤差數(shù)據(jù)。對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)研究，完成實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。運(yùn)用動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)兩種不同原理的時(shí)柵角E+E位移傳感器進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。對(duì)所設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)誤差進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)各種誤差的產(chǎn)生機(jī)理，確定某些誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。

E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量方法研究及誤差分析
綜上所述，在動(dòng)態(tài)測(cè)量理論、誤差理論和傳感器標(biāo)定理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合時(shí)柵自身標(biāo)定特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，確定了誤差分離模型和補(bǔ)償方法，對(duì)課題所研究的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和誤差分析。在高精度E+E位移傳感器研發(fā)工作的迫切要求下，設(shè)計(jì)出的時(shí)柵動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)E+E位移傳感器的產(chǎn)品化和市場化將產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。