PCB型电磁感应式直线位移传感器短周期误差抑制方法 被引量：1

1

作者 汤其富 李咪 +2 位作者 赵静 郭羊庭 彭松 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1314-1321,共8页

在直线位移测量中,基于PCB(printed circuit board)工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距,在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差.在所导致的短周期误差类型中,1次和4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周... 在直线位移测量中,基于PCB(printed circuit board)工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距,在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差.在所导致的短周期误差类型中,1次和4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周期误差.为减小测量过程中产生的1次和4次误差,本文从输出信号出发,针对此2种误差的产生机理开展研究,并提出一种不依赖外部基准的误差自我修正方法.首先,从理论层面分析短周期1次和4次误差的来源,以及2种误差与传感器原始SIN(sine)和COS(cosine)信号的函数关系;然后,建立基于传感器原始SIN和COS信号特征的短周期误差函数模型,并根据本文传感器样机的实测数据计算出误差函数模型中1次和4次误差的相应参数;最后,将1次和4次误差模型用于传感器样机的误差补偿.研究结果表明:补偿后的样机实验结果显示误差峰值由51.6μm减小到36.2μm,其中,短周期1次误差减小了约64.5%,短周期4次误差减小了约83.0%. 展开更多

关键词 传感器 直线位移 电磁感应 误差抑制 自校正

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双频磁场分时激励的新型单列绝对式直线时栅位移传感器

2

作者 杨继森 修府 +2 位作者 张静 文杰 刘嘉诚 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期308-322,共15页

针对小体积安装、高精度直线位移测量需求,基于双频磁场分时激励方案和外差降频原理,设计了一种新型单列绝对式直线时栅位移传感器结构,解决提高传感器激励信号频率来获得高信噪比与高分辨力之间的矛盾。首先,建立平面线圈瞬态磁场耦合... 针对小体积安装、高精度直线位移测量需求,基于双频磁场分时激励方案和外差降频原理,设计了一种新型单列绝对式直线时栅位移传感器结构,解决提高传感器激励信号频率来获得高信噪比与高分辨力之间的矛盾。首先,建立平面线圈瞬态磁场耦合模型,构建单列绝对式直线时栅测量模型及其传感机理,其对极数互质绝对位置解算方案避免实际使用中测量误差对解算结果的影响;通过电磁场仿真对比分析了不同形状感应线圈与气隙磁场之间的耦合特性,确定了传感器优化安装间隙为0.6 mm;采用500 kHz、1 MHz不同频率分时激励驱动方案,并提出一种外差降频的解耦新方法,保证传感器高分辨力的前提下,提高了传感器的信噪比;最后,制作传感器样机并进行性能测试。实验结果表明,采用外差降频解耦新方法相对于原直接解耦法在一个“精机”对极周期内的测量精度提高了36.4%,传感器在187.68 mm有效测量范围内,经误差补偿后的精度为±4.9μm,分辨力为0.14μm。该时栅位移传感器与国外主流产品相比,降低了对超精密栅线的刻画和电子细分技术的依赖,具有高精度、高分辨力、体积小、成本低的特点。 展开更多

关键词 双频磁场 单列绝对式 对极数互质 外差降频 直线时栅位移传感器

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基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器误差分析及抑制方法研究 被引量：1

3

作者 吴玉龙 武亮 李佩林 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第3期14-20,86,共8页

基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器具有结构简单、分辨率高、响应速度快和抗干扰能力强的特点。相比于增量式直线位移传感器,该类型的传感器不仅不受断电的影响,还能实现更加快速和精确的绝对定位。但是,传感器制造、安装及电信号... 基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器具有结构简单、分辨率高、响应速度快和抗干扰能力强的特点。相比于增量式直线位移传感器,该类型的传感器不仅不受断电的影响,还能实现更加快速和精确的绝对定位。但是,传感器制造、安装及电信号处理等环节处理不理想会产生无效电动势,带来对极内的1次、2次和4次误差。针对上述问题,使用信号补偿的方式抑制1次和2次误差,采用空间移相的方式消除感应信号中的3次谐波,以此抑制4次误差。对优化后的传感器进行误差抑制实验,验证了误差来源分析的正确性以及抑制方法的有效性。实验表明:误差抑制后的传感器节距内误差峰峰值由32μm优化为6μm,性能大幅度提升。 展开更多

关键词 绝对式测量 电涡流 直线位移传感器 误差分析

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数字式位移传感器实验教学系统的研制与开发 被引量：1

4

作者 乐建华 邵祥兵 王少平 《实验技术与管理》 CAS 2002年第1期14-16,共3页

本文描述了一种应用性强、档次高的自动检测教学实验装置:数字式位移传感器实验教学系统的结构、功能和基本原理,说明了该实验教学系统的设计特点,体现了加强学生工程应用意识、着重培养学生工程实践能力的实践教学改革思想.

关键词 自动检测技术 数字式位移传感器 码盘 旋转变压器 实验教学系统

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双光栅干涉仪数字式位移传感器的研究

5

作者 曲伟 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第10期22-23,26,共3页

为了检定高准确度位移传感器、几何量计量定位、微细加工测量,同时,也测量那些可以转换为微位移或光程差的其它物理量。基于双光栅干涉仪原理,设计了一种数字式位移传感器,对该装置进行了理论分析和计算机模拟,实验验证:该测量装置的绝... 为了检定高准确度位移传感器、几何量计量定位、微细加工测量,同时,也测量那些可以转换为微位移或光程差的其它物理量。基于双光栅干涉仪原理,设计了一种数字式位移传感器,对该装置进行了理论分析和计算机模拟,实验验证:该测量装置的绝对误差不大于0.019μm。 展开更多

关键词 双光栅干涉仪 数字式 位移传感器 几何量计量 检定 微位移 光栅 微细加工 原理 测量装置

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用于磁轴承位移检测的数字式电涡流位移传感器设计与实验研究 被引量：8

6

作者 庞喜浪 刘刚 文通 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期360-364,共5页

磁轴承是磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺的核心部件,在空间应用中的体积、重量、功耗等都有严格要求。现有的用于磁轴承位移检测的非接触式传感器输出大多是模拟信号,每个检测点都需要单独的信号线进行传输。这导致系统的体积、重量、... 磁轴承是磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺的核心部件,在空间应用中的体积、重量、功耗等都有严格要求。现有的用于磁轴承位移检测的非接触式传感器输出大多是模拟信号,每个检测点都需要单独的信号线进行传输。这导致系统的体积、重量、复杂度增加,可靠性降低,抗干扰能力减弱。针对这一问题,提出了一种数字式电涡流位移传感器,它根据调频式的原理,通过CPLD测频的方法,在实现了对位移的高速高精度检测的同时,增强了系统的可靠性和抗干扰能力。 展开更多

关键词 位移传感器 电涡流 数字式 磁轴承

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基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器 被引量：16

7

作者 武亮 彭东林 +2 位作者 鲁进 汤其富 陈锡侯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期83-90,共8页

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两... 针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。 展开更多

关键词 直线位移传感器 齿槽 平面线圈 时栅位移传感器 误差分析

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磁阻传感器在直线位移传感中的应用 被引量：13

8

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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位移传感器特性区域直线拟合算法分析 被引量：6

9

作者 于源 丁美莹 张连凯 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期840-843,共4页

在标定位移传感器静态特性时,原始测量数据通常为非线性分布,应选取其中能表征传感器线性特性的区域作为传感器的工作量程。为提高位移传感器特性区域的准确性和可靠性,本文提出一种识别特性区域的计算方法,利用迭代搜索法和最小二乘法... 在标定位移传感器静态特性时,原始测量数据通常为非线性分布,应选取其中能表征传感器线性特性的区域作为传感器的工作量程。为提高位移传感器特性区域的准确性和可靠性,本文提出一种识别特性区域的计算方法,利用迭代搜索法和最小二乘法拟合直线,求取特性区域的起始点和终止点。这样不仅可以获得位移传感器的最大工作量程,而且为提高传感器静态标定精度提供了保障。计算实例表明了该算法的实用性。 展开更多

关键词 位移传感器 迭代搜索法 直线拟合 线性度

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基于ARM的直线式时栅位移传感器A/D转换电路设计 被引量：4

10

作者 张天恒 黄沛 +2 位作者 王先全 武亮 鲁进 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-3,6,共4页

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,设计了基于ARM的直线式时栅传感器A/D转换电路。采用STM32F407VGT6型ARM处理器与AD7298BCPZ型12位A/D转换芯片相结合,利用嵌入式Linux实时操作系统的移植,使得系统具有更好的可靠性与实时性... 利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,设计了基于ARM的直线式时栅传感器A/D转换电路。采用STM32F407VGT6型ARM处理器与AD7298BCPZ型12位A/D转换芯片相结合,利用嵌入式Linux实时操作系统的移植,使得系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:设计的A/D转换电路,最小分辨时间为2.44 ns.能够更好的实现传感器的高速、高分辨率采样,实现了直线式时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式时栅传感器的研制提供了技术支持。 展开更多

关键词 ARM A/D转换 直线式时栅位移传感器 嵌入式操作系统 实时误差修正与补偿

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可抑制端部效应的平面磁场式直线时栅位移传感器 被引量：5

11

作者 杨继森 卢渝 +2 位作者 吴灼 周润 张迪 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期89-97,共9页

针对前期研制平面磁场式直线时栅位移传感器存在的端部效应致使匀速运动坐标系均匀度降低的问题,提出了一种抑制平面线圈端部效应的方法,构建均匀性更高的交变磁场,并研制出了一种可抑制端部效应的新型平面直线时栅位移传感器。建立了... 针对前期研制平面磁场式直线时栅位移传感器存在的端部效应致使匀速运动坐标系均匀度降低的问题,提出了一种抑制平面线圈端部效应的方法,构建均匀性更高的交变磁场,并研制出了一种可抑制端部效应的新型平面直线时栅位移传感器。建立了平面线圈励磁数学模型,分析端部效应对均匀磁场的影响程度,提出了双层互补式激励线圈结构抑制端部效应方案;建立了新型平面直线时栅位移测量模型,采用空间正交的双列激励单元,实现了行波信号的合成并通过仿真验证了方案的有效性;建立了仿真模型,分析端部效应对传感器测量精度的影响,并优化传感器参数;基于PCB工艺制造了量程为228 mm的新型传感器样机并与传统传感器样机展开了对比实验,实验结果表明,新型平面直线时栅位移传感器能够有效地抑制传感器的端部效应,提高测量精度,传感器对极内原始测量精度从±20μm提高到±10μm。 展开更多

关键词 端部效应 均匀磁场 直线时栅位移传感器 误差特性

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基于直线位移传感器的运转辊间闸距测量 被引量：4

12

作者 冯永政 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第9期104-105,共2页

针对小麦制粉设备中的运转辊间闸距测量问题,提出了采用直线位移传感器的解决方案。通过对气压磨粉机的结构分析,采用了间接测量方式和多段折线拟合等软硬件实现方法,经实践验证:该方案测量精度高,实现成本低,易于维护。

关键词 直线位移传感器 间接测量 多段折线拟合

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基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究 被引量：2

13

作者 杨继森 熊浩 +1 位作者 文杰 庹万章 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期116-125,共10页

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移... 针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器。建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台进行对传感器的性能进行测试。实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有的基础上提高了31.4%;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了37.3%。 展开更多

关键词 直线时栅位移传感器 气隙磁场 信噪比 指数形线圈

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一种新型数字位移传感器的研究

14

作者 商国才 李中涛 李彦田 《华北电力学院学报》 北大核心 1991年第4期76-81,共6页

本文提出了一种应用电压频率交换技术构造位移一数字最传感器的新方法。这种传感器结构简单,工作特性好,可靠性高,抗干扰能力和对工作环境的适应能力强,与CPU接口极其简单,特别适于在工业自动化数字控制系统中应用。文中分析了这种传感... 本文提出了一种应用电压频率交换技术构造位移一数字最传感器的新方法。这种传感器结构简单,工作特性好,可靠性高,抗干扰能力和对工作环境的适应能力强,与CPU接口极其简单,特别适于在工业自动化数字控制系统中应用。文中分析了这种传感器的工作原理和特性,给出了实验结果。 展开更多

关键词 数字式 位移传感器

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双层反倾线圈结构的直线时栅位移传感器研究

15

作者 杨继森 秦梓洋 +1 位作者 付航 吴灼 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期188-197,共10页

针对前期研究的双层直线时栅位移传感器测量误差成分中四次谐波较大,影响传感器测量精度的问题。根据双层激励线圈的结构特点,提出了一种双层反向倾斜线圈结构的直线时栅位移传感器设计方案。通过构建双层反倾线圈产生磁场的数学模型,... 针对前期研究的双层直线时栅位移传感器测量误差成分中四次谐波较大,影响传感器测量精度的问题。根据双层激励线圈的结构特点,提出了一种双层反向倾斜线圈结构的直线时栅位移传感器设计方案。通过构建双层反倾线圈产生磁场的数学模型,分析了双层反向倾斜线圈的磁场状态,并利用电磁场有限元仿真分析双层反倾线圈直线时栅位移传感器中倾斜大小和动定尺之间的气隙对测量误差与误差谐波成分的影响,确定了最优化的设计参数。采用PCB(Printed Circuit Board)工艺研制了78个节距大小的传感器样机并进行了精度测试。实验结果表明,双层反倾斜线圈结构对原双层直线传感器中误差四次谐波抑制效果显著,在同样设置条件下,将原测量误差成分中四次谐波从40μm抑制到7μm,抑制效果达到82.5%。最终经过误差修正后的传感器对极内精度达到±13μm。 展开更多

关键词 精密位移测量 直线时栅传感器 倾斜线圈 磁场 四次谐波误差

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一种互补耦合型电磁感应式直线位移传感器的研究 被引量：10

16

作者 翁道纛 汤其富 +1 位作者 彭东林 谷星莹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期996-1002,共7页

由于现有直线位移传感器通常为单面耦合型,即动尺只在定尺一侧安装,所以传感器的测量性能不免受动尺与定尺间的间隙变化、平行度差等装配问题的影响。为了使传感器达到较高的测量性能,传感器的安装和运行轨迹直线度往往需要满足苛刻的... 由于现有直线位移传感器通常为单面耦合型,即动尺只在定尺一侧安装,所以传感器的测量性能不免受动尺与定尺间的间隙变化、平行度差等装配问题的影响。为了使传感器达到较高的测量性能,传感器的安装和运行轨迹直线度往往需要满足苛刻的要求。针对该问题,开展了一种互补耦合型电磁感应式直线位移传感器的研究。动尺对称式地位于定尺两侧,使激励线圈与感应线圈互补耦合。介绍了传感器的仿真实验和样机实验。仿真实验结果显示,的互补耦合型传感器输出的信号质量明显优于单边耦合型传感器。样机的实验结果显示,传感器在互补耦合结构下的测量误差比单面耦合结构下小90%,且受动尺与定尺之间的间隙变化影响较小。提出的互补耦合结构,不仅弥补了单面耦合结构的不足,而且为直线位移传感器的研究提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 直线位移传感器 互补耦合 电磁感应 时栅

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一种双边传感型电磁感应式直线位移传感器 被引量：6

17

作者 谷星莹 汤其富 +1 位作者 彭东林 翁道纛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第4期1-5,10,共6页

由于现有直线位移传感器的动尺一般只在定尺一侧安装,所以传感器的测量性能不免受动尺与定尺间的间隙变化、平行度差等装配问题的影响。为了使传感器达到较高的测量性能,传感器的安装和运行轨迹往往需要满足苛刻的要求。针对该问题,文... 由于现有直线位移传感器的动尺一般只在定尺一侧安装,所以传感器的测量性能不免受动尺与定尺间的间隙变化、平行度差等装配问题的影响。为了使传感器达到较高的测量性能,传感器的安装和运行轨迹往往需要满足苛刻的要求。针对该问题,文中开展了一种双边传感型电磁感应式直线位移传感器的研究。该传感器采用2个动尺实现了双边同时传感,以求减弱装配问题对传感器测量性能的影响。介绍了传感器的仿真实验和样机实验。仿真实验结果显示,双边传感型传感器输出的信号质量明显优于单边传感型传感器。样机的实验结果显示,传感器在双边结构下的测量误差比单边结构下小40%。文中提出的双边传感结构不仅弥补了单边传感结构的不足,而且为直线位移传感器的研究提供了一种新思路。 展开更多

关键词 电磁感应 直线位移 传感器 双边传感

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一种薄型化的直线式时栅位移传感器研究 被引量：1

18

作者 董良浩 汤其富 +1 位作者 王阳阳 武亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第7期14-17,共4页

传统直线时栅位移传感器存在机械结构加工效率低和线圈绕线一致性差的缺点,且无法满足一些应用场合在厚度方面的需求,因而文章结合电磁感应式直线时栅传感器的工作原理,开展了一种薄型化直线时栅位移传感器的研究。该传感器通过结合PCB... 传统直线时栅位移传感器存在机械结构加工效率低和线圈绕线一致性差的缺点,且无法满足一些应用场合在厚度方面的需求,因而文章结合电磁感应式直线时栅传感器的工作原理,开展了一种薄型化直线时栅位移传感器的研究。该传感器通过结合PCB工艺技术将传感单元印制在电路板上对传统结构进行改进,实现薄型化的设计。通过传感器模型设计、仿真验证和精度实验,验证了传感器的可行性。实验结果表明:在0~280mm的测量范围内,传感器样机的原始测量误差在±30μm之间。该传感器的实现,可以为直线时栅传感器在薄型化方向的研究提供重要借鉴。 展开更多

关键词 直线时栅 薄型化 位移传感器

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单边引线结构的直线时栅位移传感器 被引量：1

19

作者 董良浩 汤其富 +1 位作者 王阳阳 武亮 《工具技术》 2018年第3期125-128,共4页

为了克服传统直线时栅传感器双边引线的限制和手工绕线一致性差的缺点,结合磁场式时栅测量原理,开展了单边引线结构的直线时栅传感器研究,并通过有限元仿真验证了理论模型的可行性。

关键词 直线时栅 单边引线 位移传感器 电磁感应

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基于电涡流的多周期双极直线位移传感器 被引量：3

20

作者 瞿金晨 郭赫男 +2 位作者 李杰 程灏彬 闻小龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期260-266,共7页

传统的基于电涡流的多周期位移传感器由于输出信号的周期重复性,难以解决断电重启后的绝对位置识别问题。提出一种基于电涡流的新型双极直线位移传感器。经过理论与仿真分析,验证了随着滑片的滑动,接收线圈中感应电压的幅值呈现正余弦... 传统的基于电涡流的多周期位移传感器由于输出信号的周期重复性,难以解决断电重启后的绝对位置识别问题。提出一种基于电涡流的新型双极直线位移传感器。经过理论与仿真分析,验证了随着滑片的滑动,接收线圈中感应电压的幅值呈现正余弦变化。设计了双极敏感结构,通过上极多周期接收线圈保证位移的精确测量。下极布置单周期接收线圈对上级所处周期进行识别。通过感应信号偏移及幅值归一化处理算法提高精度,在实验室搭建传感器样机,以高精度电控平移台进行测试。经测试,新型多周期双极电涡流直线位移传感器可以实现绝对位置测量,在0~60 mm量程内测量误差为30μm,最大非线性为0.08%。突破了传统多周期涡流式位移传感器绝对位置无法识别的局限。 展开更多

关键词 电感式传感器 直线位移传感器 多周期 绝对位置

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