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一种可用于扭矩测量的角位移传感器
1
作者 冉鑫阳 汤其富 +3 位作者 李森林 夏菊 赵江渝 张华 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第5期86-89,共4页
针对当前非接触式扭矩测量方法大多在旋转轴两端分别安装传感器导致一致性差、成本高、安装困难等问题,开展一种可用于扭矩测量的双转子同步耦合型电磁感应式角位移传感器研究。传感器由1个定子和2个转子组成,2个转子与定子之间均通过... 针对当前非接触式扭矩测量方法大多在旋转轴两端分别安装传感器导致一致性差、成本高、安装困难等问题,开展一种可用于扭矩测量的双转子同步耦合型电磁感应式角位移传感器研究。传感器由1个定子和2个转子组成,2个转子与定子之间均通过电磁感应耦合,使定子同时输出关于2个转子的位移信息,并且可以通过两转子位移差测量扭矩。介绍了传感器结构、工作原理、仿真实验与样机实验。实验结果表明,该传感器2个转子对极内测量误差分别为-9.35″~19.46″和-13.75″~22.89″,分辨率为0.93″,测扭矩分辨率为0.057 Nm,测扭矩误差为-0.8~1.21 Nm。 展开更多
关键词 角位移传感器 扭矩测量 双转子 同步耦合 电磁感应
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基于光学编码成像的新型角位移传感器
2
作者 高旭 王鹏飞 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第11期144-152,共9页
传统光学角位移测量方法存在光路复杂、抗干扰能力弱等问题。为此,提出一种基于光学编码成像的新型角位移测量方法。首先,该方法借鉴格雷码转换成二进制的原理,在直径为50 mm的圆周面上均匀分布两圈红色、绿色、蓝色(Red、Green、Blue,R... 传统光学角位移测量方法存在光路复杂、抗干扰能力弱等问题。为此,提出一种基于光学编码成像的新型角位移测量方法。首先,该方法借鉴格雷码转换成二进制的原理,在直径为50 mm的圆周面上均匀分布两圈红色、绿色、蓝色(Red、Green、Blue,RGB)色块,通过检测外圈目标点周围的颜色信息将其转换为与绝对位置对应的二进制数;然后,为降低噪声,利用高斯滤波与中值滤波对图像进行预处理,并使用霍夫圆算法定位跟踪目标点以获得其始末位置,从而计算出粗角度;最后,利用视频最后一帧目标点所处位置与最终位置之间的角度对粗角度进行补偿,实现角度测量。通过搭建实验平台与制作实物传感器,在光圈整周360°测量范围内,对实验装置进行精度测量与稳定性实验,实验结果表明,分辨力达到16位,测量均方差为0.23°。提出的新型角位移测量方法为角位移测量领域提供了新的思路。 展开更多
关键词 角位移测量 光学编码 RGB色块 传感器
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基于误差函数相位偏移的电场式时栅角位移传感器自标定 被引量：1
3
作者 于治成 黎自豪 +2 位作者 蒲红吉 吴昶亮 展丙男 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期2803-2813,共11页
比对标定对于传感器测量精度的保持和提升具有重要意义,但其易受现场环境限制,且成本昂贵。电场式时栅精度不断刷新,寻找外部参考基准也变得日益困难。针对这一难题,提出了以圆周封闭原则为基准,利用傅里叶级数的平移定律,将电场式时栅... 比对标定对于传感器测量精度的保持和提升具有重要意义,但其易受现场环境限制,且成本昂贵。电场式时栅精度不断刷新,寻找外部参考基准也变得日益困难。针对这一难题,提出了以圆周封闭原则为基准,利用傅里叶级数的平移定律,将电场式时栅的误差序列值以2π/n角位移值进行移相,利用具有不同移相次数的误差序列值进行频谱分析,互相补偿缺失的谐波分量,最终利用各次谐波分量重构传感器误差函数的自标定方法。并据此设计、搭建了相应的自标定实验平台。实验结果表明,该自标定方法对于电场式时栅角位移传感器中所包含的周期性误差补偿效果显著。对极内,使用该自标定方法与用光栅作为参考基准所获得的标定精度基本相当,两者误差为0.05",对极内误差下降67%;整周范围内,两者误差为0.15",整周误差下降80%。该自标定方法相比于传统的比对标定法在效率、应用范围及标定成本方面均拥有显著优势。 展开更多
关键词 电场式 角位移传感器 自标定 误差移相 谐波分量
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时栅动态性能在线检测系统研究
4
作者 高忠华 胡帅 +3 位作者 汪强 付敏 胡瑶 冯济琴 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第4期93-99,共7页
目前,时栅性能检测方法中并没有将时栅反馈到控制系统中,处于一种离线的工作模式,无法反映工作状态下的动态性能指标。为了弥补现有检测方法的不足,提出以时栅作为直驱电机反馈元件,以光栅为基准元件,以FPGA为数据采集卡核心器件采集动... 目前,时栅性能检测方法中并没有将时栅反馈到控制系统中,处于一种离线的工作模式,无法反映工作状态下的动态性能指标。为了弥补现有检测方法的不足,提出以时栅作为直驱电机反馈元件,以光栅为基准元件,以FPGA为数据采集卡核心器件采集动态数据,设计了一种时栅动态性能在线检测系统,并阐述了检测原理及软硬件设计,成功检测出时栅在线工作状态下的关键动态性能指标。实验结果表明:系统检测能反映时栅在线工作状态下的真实情况,可为进一步提升时栅的性能提供有效的检测手段。 展开更多
关键词 时栅角位移传感器 直驱电机 在线 动态性能
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电感式角位移传感器技术综述 被引量：14
5
作者 秦毅 王阳阳 +2 位作者 彭东林 陈锡侯 武亮 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-14,共14页
电感式角位移传感器具有良好的环境适应力、较高的测量精度和稳定性的优点,该类型的角位移传感器广泛应用于高端装备、电动汽车、机器人、飞行器、武器等领域。本文介绍了3种电感式角位移传感器,包括旋转变压器、感应同步器这两种典型... 电感式角位移传感器具有良好的环境适应力、较高的测量精度和稳定性的优点,该类型的角位移传感器广泛应用于高端装备、电动汽车、机器人、飞行器、武器等领域。本文介绍了3种电感式角位移传感器,包括旋转变压器、感应同步器这两种典型的电感式角位移传感器以及我国学者自主研发的磁场式时栅位移传感器。对它们的测量原理及关键技术做了详尽的综述,并分析了这些技术的优点与局限性。根据近年来电感式角位移传感器的发展现状,详细论述了电感式角位移传感器在机械、汽车、工业机器人、航空、航天和国防等领域的应用情况。最后,分析得出电感式角位移传感器技术应往高精度、高可靠性、嵌入式测量、复合功能测量、智能化等方向发展。 展开更多
关键词 角位移传感器 电感式 旋转变压器 感应同步器 磁场式时栅
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时栅传感器直驱式误差自动标定与修正系统 被引量：18
6
作者 杨继森 陈自然 +1 位作者 张天恒 李小雨 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期968-975,共8页
针对研制时栅位移传感器过程中的误差标定环节,常规光栅传感器精度不满足要求的问题,采用激光干涉仪作为误差标定基准,自主研制了基于激光干涉仪的直驱式时栅角位移传感器误差自动标定与修正系统。利用时栅角位移传感器的多测头结构与... 针对研制时栅位移传感器过程中的误差标定环节,常规光栅传感器精度不满足要求的问题,采用激光干涉仪作为误差标定基准,自主研制了基于激光干涉仪的直驱式时栅角位移传感器误差自动标定与修正系统。利用时栅角位移传感器的多测头结构与误差曲线等间距周期性分布的特性,以一个对极的误差曲线重构传感器整周的误差曲线,采用多项式拟合算法构建了时栅角位移传感器的误差修正模型。实验结果表明,误差自动标定与修正系统可以快速、准确地对时栅角位移传感器进行自动误差标定与修正,修正后的时栅角位移传感器的整周误差达到±0.43″。 展开更多
关键词 时栅角位移传感器 激光干涉仪 自动标定 误差修正
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基于敏感Fabry-Perot腔光纤角位移传感器的原理与设计 被引量：6
7
作者 吕涛 刘德森 +3 位作者 刘志麟 郎贤礼 蒋小平 朱少丽 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1049-1052,共4页
提出了一种全角度并且可以连续测量微小角位移(秒级)的新型光纤角位移传感器.利用微小光学谐振腔的基本理论,主要是基于光学法布里珀罗(FabryPerot)腔的基本原理研究特定光波下光强度的变化与角位移的线性变化关系,利用光纤技术、敏感... 提出了一种全角度并且可以连续测量微小角位移(秒级)的新型光纤角位移传感器.利用微小光学谐振腔的基本理论,主要是基于光学法布里珀罗(FabryPerot)腔的基本原理研究特定光波下光强度的变化与角位移的线性变化关系,利用光纤技术、敏感技术融合微机械技术研发而成.适合于一些特定领域中对角位移的精确测量. 展开更多
关键词 光纤传感器 法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔 角位移
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一种自适应安装的高精度图像式角位移测量装置 被引量：9
8
作者 于海 万秋华 +2 位作者 孙莹 卢新然 贾兴丹 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期510-516,共7页
采用图像探测器的角位移测量技术可实现高精度高分辨力角位移测量。为提高角位移测量装置的鲁棒性,本文设计了一种自适应安装的高精度图像式角位移测量装置。其装调过程非常简便,且可以保证在标定光栅存在偏心时具有高分辨力和高精度测... 采用图像探测器的角位移测量技术可实现高精度高分辨力角位移测量。为提高角位移测量装置的鲁棒性,本文设计了一种自适应安装的高精度图像式角位移测量装置。其装调过程非常简便,且可以保证在标定光栅存在偏心时具有高分辨力和高精度测量输出。首先,提出了基于双线阵图像传感器的测角装置设计原理,并设计了单圈绝对式标定光栅。然后,采用基于质心算法的高分辨力细分算法进行细分,并采用双线阵图像传感器对测角误差进行误差补偿。最后,设计实验装置测试自适应安装的性能。实验结果表明,当标定光栅的偏心度在±1 mm以内时,所设计装置可以实现高精度和高分辨力的角位移测量。本文所设计的装置可以在标定光栅存在±1 mm的安装偏心时保证输出精度,为小型角位移测量装置适应性的提高给出了解决方案。 展开更多
关键词 角位移测量 误差补偿 双图像探测器 自适应安装
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基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器 被引量：11
9
作者 刘小康 李昌伟 +2 位作者 彭凯 于治成 冯济琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期23-31,共9页
提出了一种基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器。以增量式时栅传感器为基础,将单对极与多对极相结合,整周多对极作为精确测量部分实现高精度,整周单对极作为粗略测量部分实现绝对定位。提出了一种分时复用反射电... 提出了一种基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器。以增量式时栅传感器为基础,将单对极与多对极相结合,整周多对极作为精确测量部分实现高精度,整周单对极作为粗略测量部分实现绝对定位。提出了一种分时复用反射电极结构,粗测部分和精测部分共用一组反射电极和接收电极,因此结构更加紧凑,便于小型化,同时动子无需引线,应用环境更广。通过分时间段对粗测部分和精测部分施加激励信号,并把不工作的电极接地,可以有效消除粗测部分和精测部分之间的串扰,保证测量精度。采用PCB技术制造了外径Φ=60 mm,内径Φ=26 mm的传感器样机。通过理论分析和结构优化,最终实验结果表明传感器的测量精度达到了±12″。 展开更多
关键词 分时复用结构 反射式 绝对式 时栅 角位移传感器
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InSb 精密角位移传感器的研究 被引量：8
10
作者 胡明 张之圣 刘志刚 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1998年第2期1-3,共3页
本文介绍了以磁阻效应为工作原理的ＩｎＳｂ精密角位移传感器的设计和制作。这种传感器的主要特点是高分辨率、非接触、体积小、重量轻和使用寿命长。性能测试结果表明，在±１２°范围内，其分辨率达０．
关键词 INSB 磁阻效应 角位移传感器 悬臂梁 传感器
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磁阻传感器在直线位移传感中的应用 被引量：13
11
作者 殷玲玲 尚群立 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1121-1124,共4页
HMC1501是一款专门的线位移/角位移传感芯片,属于磁阻传感器,其典型应用方案是用来测量直线位移。改变传感结构,可以将直线位移转化为角位移来测量,理论分析和实验证明,相对于典型方案,将直线位移转化为角位移后进行测量,不仅测量精度高... HMC1501是一款专门的线位移/角位移传感芯片,属于磁阻传感器,其典型应用方案是用来测量直线位移。改变传感结构,可以将直线位移转化为角位移来测量,理论分析和实验证明,相对于典型方案,将直线位移转化为角位移后进行测量,不仅测量精度高,而且测量范围广,也节省了成本。 展开更多
关键词 磁阻传感器 直线位移 角位移 传感
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基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统集成化设计 被引量：8
12
作者 杨继森 许强 冯济琴 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第12期113-116,共4页
设计了一种基于单片STM32F4芯片的时栅位移传感器信号处理系统,将驱动电源、信号采样以及数据处理与误差补偿集成在一片芯片中完成,采用数字频率直接合成(DDS)技术进行激励源的设计,利用输入捕获方式进行高频时钟脉冲插补来采集测量信号... 设计了一种基于单片STM32F4芯片的时栅位移传感器信号处理系统,将驱动电源、信号采样以及数据处理与误差补偿集成在一片芯片中完成,采用数字频率直接合成(DDS)技术进行激励源的设计,利用输入捕获方式进行高频时钟脉冲插补来采集测量信号,由芯片集成的单周期DSP指令部件完成数据计算,并采用傅氏级数谐波修正技术来进行误差修正。实验表明:采用该系统后,72对极时栅误差峰峰值为3.29″,在保证精度的同时实现了时栅信号处理系统的集成化、小型化,降低了生产成本。 展开更多
关键词 信号处理 STM32F4 时栅 角位移 传感器
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平行梁式电容传感器极板耦合角位移计算和分析 被引量：5
13
作者 李巨韬 郭伟 王建 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期492-497,共6页
为了解决平行梁式电容称重传感器极板耦合角位移带来的输出电容值与输入载荷之间的非线性问题,运用力法对平行梁式弹性体超静定结构进行了计算分析,得出了与上下极板夹角关联的主要结构参数,通过内力对极板角度进行了解析,并在有限元软... 为了解决平行梁式电容称重传感器极板耦合角位移带来的输出电容值与输入载荷之间的非线性问题,运用力法对平行梁式弹性体超静定结构进行了计算分析,得出了与上下极板夹角关联的主要结构参数,通过内力对极板角度进行了解析,并在有限元软件中验证了计算的正确性。此结果为平行梁通过结构参数设计优化耦合角位移提供了理论方法,并根据非平行板电容计算公式,构建了更加精确的载荷与电容的数学模型,为传感器输出输入特性曲线的拟合提供了依据。 展开更多
关键词 平行梁 电容传感器 角位移 非线性
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基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器 被引量：11
14
作者 刘小康 柳康 +2 位作者 蒲红吉 于治成 彭凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期90-98,共9页
提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信... 提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信号直接反射,作为精测信号;同时,利用第一级四路正交的行波信号作为第二级传感器的激励信号进行二次调制,获得整周单周期信号,作为粗测信号,精测信号结合粗测信号实现高精度单圈绝对式角位移测量。在此基础上,结合韦根多圈计数模块记录圈数信息,从而实现高精度多圈绝对式角位移测量。通过印制电路板技术制作了原理样机,搭建了实验平台,并进行了测试,实验结果表明:该传感器在整周范围原始精度可达±8″,并且在上电、断电情况下实现了圈数的准确记忆。 展开更多
关键词 二次调制 多圈绝对式 时栅 角位移传感器
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偏光式角位移传感器 被引量：4
15
作者 赵永林 蔺增金 +1 位作者 马凤英 高见 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期167-168,共2页
本文提出一种利用线偏振光的角位移传感器。其角分辨力优于 10 ",具有结构简单、造价低廉、易于校准、性能稳定可靠等优点。无需制作精密的机械分度部件 ,无需精密的光路设计。讨论了单片机支持下抑制光源与光探测器温漂。
关键词 偏振滤光片 角位移传感器 温漂
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时栅角位移传感器在线自标定系统 被引量：10
16
作者 高忠华 陈锡侯 彭东林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期93-101,共9页
为解决时栅角位移传感器在实际应用中的在线标定问题,提出了一种定角平移自标定方法并设计了相应的自标定系统。该方法首先把圆周封闭的自然基准转换成定角基准,在时栅内部建立了自标定基准。然后,根据傅里叶级数的性质,将定角基准平移... 为解决时栅角位移传感器在实际应用中的在线标定问题,提出了一种定角平移自标定方法并设计了相应的自标定系统。该方法首先把圆周封闭的自然基准转换成定角基准,在时栅内部建立了自标定基准。然后,根据傅里叶级数的性质,将定角基准平移到傅里叶变换的幅值和相位中,建立了测量值之差与误差之差的函数关系。通过对测量值之差进行傅里叶分析,重构了时栅角位移传感器的误差函数。最后,讨论了影响自标定精度的误差来源,并设计了传感器的零点纠错算法。为了检验自标定效果,利用激光干涉仪实验装置与自标定系统进行了对比试验。结果表明:定角平移自标定精度为1.9″,与理论计算的自标定误差(1.5±0.5)″的结论相符。提出的自标定方法在解决时栅自身标定基准的同时,满足了精密测量领域对时栅精度和可靠性的要求。 展开更多
关键词 时栅角位移传感器 自标定 定角平移 零点纠错
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基于SOPC的时栅位移传感器信号处理系统设计 被引量：11
17
作者 郑方燕 王宝珠 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1429-1432,共4页
为了提高时栅位移传感器的动态性以及测量精度,设计了一种基于SOPC技术的时栅信号处理系统,将数据的采集和处理集成在一片FPGA内,采用NiosⅡ处理,并将复杂的乘除运算加入了自定义指令,提高了时栅传感器的数据处理效率,采用傅氏级数谐波... 为了提高时栅位移传感器的动态性以及测量精度,设计了一种基于SOPC技术的时栅信号处理系统,将数据的采集和处理集成在一片FPGA内,采用NiosⅡ处理,并将复杂的乘除运算加入了自定义指令,提高了时栅传感器的数据处理效率,采用傅氏级数谐波修正技术来进行误差修正,大大提高了测量精度。实验表明,采用该系统后,时栅在每分钟8转情况下误差峰峰值为2.2″。 展开更多
关键词 信号处理 动态测量 SOPC 时栅 角位移 传感器
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柔性变栅距光栅角位移传感器的精度分析与工艺实现 被引量：6
18
作者 包艳 杨德兴 +2 位作者 李秉实 王东辉 郑普超 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1859-1866,共8页
研制了用于采集和反馈飞机舵面位置信息的柔性变栅距光栅角位移传感器。分析了影响传感器精度的主要因素,给出了制备过程所采用的精密成型工艺。首先,根据柱面变栅距光栅在柔性变栅距光栅角位移传感器中的核心作用,介绍了传感器的工作原... 研制了用于采集和反馈飞机舵面位置信息的柔性变栅距光栅角位移传感器。分析了影响传感器精度的主要因素,给出了制备过程所采用的精密成型工艺。首先,根据柱面变栅距光栅在柔性变栅距光栅角位移传感器中的核心作用,介绍了传感器的工作原理;分析了工艺误差对传感器精度的影响,提出了柔性变栅距光栅精密成型为柱面变栅距光栅后内表面圆度应不大于0.01 mm。在圆度对传感器精度影响的量值基础上,采用了柱面变栅距光栅精密成型工艺。最后,利用有限元仿真分析了柱面变栅距光栅精密成型工艺的可行性。实验结果表明:柱面变栅距光栅内表面圆度达到0.004 3mm,传感器的线性度达到最大工作角度的0.27%,满足了航空机载传感器的精度要求。 展开更多
关键词 柔性变栅距光栅 柱面变栅距光栅 角位移传感器 弹性凸模
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基于单个读数头的角位移传感器自标定方法 被引量：9
19
作者 陈锡侯 苟李 +2 位作者 官云丽 索龙博 周全 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1049-1053,共5页
在保证角位移传感器自标定精度的前提下,为克服多读数头安装的一致性问题,同时尽可能避免对标定系统硬件上的苛刻要求,提出一种基于单个读数头,借助测量数据微商的傅里叶级数,实现角位移传感器自标定的方法。推导了该自标定方法引入的误... 在保证角位移传感器自标定精度的前提下,为克服多读数头安装的一致性问题,同时尽可能避免对标定系统硬件上的苛刻要求,提出一种基于单个读数头,借助测量数据微商的傅里叶级数,实现角位移传感器自标定的方法。推导了该自标定方法引入的误差,并据此提出一种对应的优化方法。将其应用于时栅角位移传感器的标定中,实验结果表明,在相同测量环境下,该自标定方法的标定精度接近借助外部参考基准的传统标定方法,达到约±0.8″;优化后的自标定方法能够有效提高标定精度与标定效率,并且在大微元长度快速标定时,其标定精度可优于传统标定方法接近5倍。 展开更多
关键词 自标定 微商 傅里叶分析 角位移传感器
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差动变压器式大量程精密角位移传感器的设计 被引量：8
20
作者 柏受军 张荣标 +1 位作者 胡海燕 尹成竹 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第11期63-65,共3页
设计了一种基于差动变压器原理的大量程精密角位移传感器。阐述了差动变压器式角位移传感器的工作原理,指出了传统传感器的不足。通过衔接法,既扩大了传感器的量程,又提高了传感器的精度。最大量程为±145°,精度可达1%。同时,... 设计了一种基于差动变压器原理的大量程精密角位移传感器。阐述了差动变压器式角位移传感器的工作原理,指出了传统传感器的不足。通过衔接法,既扩大了传感器的量程,又提高了传感器的精度。最大量程为±145°,精度可达1%。同时,采用多种温度补偿措施,改善了传感器的工作特性。 展开更多
关键词 差动变压器 角位移传感器 衔接法 温度补偿
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