时栅角位移传感器在线自标定系统 被引量：10

1

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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寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统 被引量：2

2

作者 王伟 彭东林 +1 位作者 石照耀 赵勇图 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2217-2224,共8页

为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计... 为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。 展开更多

关键词 CORDIC算法 寄生式时栅角位移传感器 动态测量

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时栅角位移传感器的误差补偿及参数辨识 被引量：1

3

作者 张天恒 王阳阳 +1 位作者 冯济琴 郑方燕 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第6期19-20,24,共3页

基于正弦函数和快速傅里叶变换提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高时栅角位移传感器的测量精度和标定效率。使用激光干涉仪对时栅角位移传感器的误差进行标定,在整周采样36个对极点和对极内采样240个点。通过对标定的误差数据... 基于正弦函数和快速傅里叶变换提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高时栅角位移传感器的测量精度和标定效率。使用激光干涉仪对时栅角位移传感器的误差进行标定,在整周采样36个对极点和对极内采样240个点。通过对标定的误差数据进行分析,由此提出一种基于傅里叶级数变换的误差补偿模型,在对极点对8个参数与对极内20个参数分别进行参数辨识。实验结果表明:补偿后时栅角位移传感器的测量误差减小为原误差的1/38.4,显著地提高传感器的测量精度和标定的效率。 展开更多

关键词 时栅角位移传感器 测量误差 误差补偿 参数辨识

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时栅角位移传感器自动检定系统 被引量：2

4

作者 杨继森 张静 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第14期1932-1937,共6页

针对时栅角位移传感器产业化过程中产品质量检定环节采用人工检定方式导致工作效率低且容易产生漏记、错记进而影响产品质量检定的问题,研制了时栅角位移传感器自动检定系统。系统采用PMAC作为运动控制单元,以直驱电机作为驱动机构,有... 针对时栅角位移传感器产业化过程中产品质量检定环节采用人工检定方式导致工作效率低且容易产生漏记、错记进而影响产品质量检定的问题,研制了时栅角位移传感器自动检定系统。系统采用PMAC作为运动控制单元,以直驱电机作为驱动机构,有效减小传动环节误差,质量检定选用ELCOMAT3000型双轴电子自准直仪,全量程检定误差小于±0.25″。构建了参数化的直线梯形加速运动模型与产品质量检定算法,整个产品质量检定全部自动完成,检定精度高,工作效率得到有效提升,产品质量得到可靠的保证。 展开更多

关键词 时栅角位移传感器 开放式多轴运动控制器 自动检定 自准直仪

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多场耦合绝对式时栅角位移传感器误差分析及优化 被引量：4

5

作者 陈鸿友 张桁潇 +1 位作者 余海游 陈自然 《重庆理工大学学报（自然科学）》 北大核心 2023年第7期120-128,共9页

针对传统绝对式角位移传感器过度依赖编码技术以及超精密加工方法的问题,利用“定位+测量”的组合方式,提出一种多圈结构的多个物理场共同耦合作用的角位移传感器。通过理论误差推导、对极内仿真误差分析以及实验误差研究对该传感器进... 针对传统绝对式角位移传感器过度依赖编码技术以及超精密加工方法的问题,利用“定位+测量”的组合方式,提出一种多圈结构的多个物理场共同耦合作用的角位移传感器。通过理论误差推导、对极内仿真误差分析以及实验误差研究对该传感器进行误差特性分析,提出传感器结构优化方案;通过PCB工艺制作传感器优化前后2套样机并进行实验,结果表明:优化后的传感器系统测量误差由±16.5″降低至±6.2″。该结构可充分发挥磁场式时栅抗干扰能力强和电场式时栅精度高的优势,具有重要应用价值。该传感器通过测量时间量实现对空间量的测量,性能优良,特别适合在复杂工况中使用。 展开更多

关键词 时栅角位移传感器 多场耦合 误差分析 结构优化

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基于平面时变磁场的时栅角位移传感器 被引量：3

6

作者 田青青 陈锡侯 +1 位作者 方畅 苟李 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第4期52-55,共4页

为了解决采用漆包线加工线圈的磁场式时栅存在的手工绕线均匀性差、加工效率低的难题,克服其测量精度易受时间影响的缺点,提出一种基于平面时变磁场的时栅角位移传感器。该传感器应用印刷电路板工艺技术在不同的平面内分别布置带电导体... 为了解决采用漆包线加工线圈的磁场式时栅存在的手工绕线均匀性差、加工效率低的难题,克服其测量精度易受时间影响的缺点,提出一种基于平面时变磁场的时栅角位移传感器。该传感器应用印刷电路板工艺技术在不同的平面内分别布置带电导体和感应线圈,通过在导体内添加激励,构成特定方向匀速移动的正弦分布时变磁场。基于测量模型,进行仿真分析与精度实验,验证了传感器模型的可行性。实验结果表明:传感器在0°~360°内传感器的原始误差在±80″以内,实现了精密测量。 展开更多

关键词 时栅角位移传感器 高精度 平面时变磁场 印刷电路板(PCB)

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嵌入式时栅角位移传感器短周期误差分析与补偿 被引量：18

7

作者 孙世政 周清松 何泽银 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期27-34,共8页

为提高嵌入式时栅角位移传感器测量精度,从传感信号形成机理出发,对短周期误差成因进行了详细分析。通过对绕组等效分析和激励信号分析,确定了短周期误差的主要特性为一次和二次误差,一次误差来源为零点残余误差和直流分量误差,二次误... 为提高嵌入式时栅角位移传感器测量精度,从传感信号形成机理出发,对短周期误差成因进行了详细分析。通过对绕组等效分析和激励信号分析,确定了短周期误差的主要特性为一次和二次误差,一次误差来源为零点残余误差和直流分量误差,二次误差来源为激励信号正交误差。针对短周期误差补偿,提出了基于超限学习机的误差补偿方法,通过对测量值与真实值样本的训练得到模型最优参数,根据模型参数建立短周期误差模型,利用所得误差模型实现对短周期误差的补偿。实验结果表明,短周期误差分析结果与传感器实际误差特性一致,采用该补偿方法传感器短周期误差大幅度降低,降低了约96%。对比和重复性实验表明,该方法与谐波补偿法相比精度提高了约1倍,误差补偿效果更优,同时方法具有良好的测量稳定性,对提高嵌入式时栅角位移传感器的测量精度具有重要的理论和现实意义。 展开更多

关键词 嵌入式时栅角位移传感器 短周期误差 误差补偿 超限学习机

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绝对式角位移传感器的研究综述

8

作者 张天恒 彭东林 +2 位作者 王阳阳 郑永 段正南 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期1-16,共16页

在智能控制系统的核心部件中,绝对式角位移传感器占据着至关重要的地位。其测量精度与长期运行的可靠性,直接决定了整个控制系统的性能上限。综述了基于不同物理原理的绝对式角位移传感器(电感式、光电式、电场式、磁电式),深入探究其... 在智能控制系统的核心部件中,绝对式角位移传感器占据着至关重要的地位。其测量精度与长期运行的可靠性,直接决定了整个控制系统的性能上限。综述了基于不同物理原理的绝对式角位移传感器(电感式、光电式、电场式、磁电式),深入探究其核心传感机理。阐述了各类绝对式角位移传感器的工作原理、感知电极的形状(特殊编码、环形、扇形、正弦形、花瓣形等)来适应不同的传感机理、感知单元(从栅线到栅面再到阵列)的构型特征来提高感知精度、传感媒介向多媒介耦合转变增强复杂环境的适应性、典型的绝对测量的结构特征以及当前的研究现状。在分析各自优势的同时,也明确指出其固有的局限性,同时对比分析了当前市场上主流产品的性能指标及其典型应用领域,为工程选型提供参考。剖析了在不同传感机理下,融合时空调制技术,通过在空间上周期性分布感知单元并在时间维度上进行信号扫描与解调,具备高精度与抗干扰特性的绝对式时栅角位移传感器。最后,对绝对式角位移传感器未来发展趋势进行展望。在提升传感器精度与分辨率的同时,增强在极端环境下的鲁棒性与可靠性,深化多传感器信息融合技术以满足复杂智能控制系统对多维信息感知的更高需求。 展开更多

关键词 绝对测量 传感机理 传感结构 感知电极的形状 绝对式时栅角位移传感器

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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：19

9

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AKF滤波器的时栅角位移动态误差抑制方法 被引量：5

10

作者 彭凯 许小虎 +2 位作者 王合文 蒲红吉 于治成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期259-270,共12页

动态测量下的谐波误差成分是制约高精度、高分辨率的时栅角位移传感器在动态测量领域运用的主要原因之一。针对动态测量下时栅角位移传感器中的谐波抑制难题,首先简述了时栅角位移传感器的系统模型,其次建立了时栅角位移传感器的动态误... 动态测量下的谐波误差成分是制约高精度、高分辨率的时栅角位移传感器在动态测量领域运用的主要原因之一。针对动态测量下时栅角位移传感器中的谐波抑制难题,首先简述了时栅角位移传感器的系统模型,其次建立了时栅角位移传感器的动态误差数学模型,之后解释了传感器的动态误差产生机理,阐述了自适应卡尔曼滤波的基本原理,最后构建了基于自适应卡尔曼滤波的时栅角位移传感器的动态误差抑制模型。通过仿真分析证明了时栅角位移传感器在匀速和变速运行情况下,经自适应卡尔曼滤波后,动态误差均降低了约70%,且随着传感器转速的提高,对谐波误差的抑制效果越明显。在实验运用中,该滤波算法对时栅角位移传感器的测量值有很好的实时预测性,传感器能够更快速且稳定运行,在100 r/min的转速下测量误差降低约80%。结果证实了自适应卡尔曼滤波在时栅角位移传感器的动态谐波误差抑制中有着显著的作用,能极大地提高传感器的动态测量精度。 展开更多

关键词 时栅角位移传感器 自适应卡尔曼滤波 动态误差 谐波抑制

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基于时栅传感器的精密转台伺服控制系统设计

11

作者 李宏伟 杨继森 +2 位作者 江中伟 冉扬洁 李小雨 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第11期96-98,102,共4页

为了进一步提高时栅运动分度转台的定位精度和减少系统的响应时间,研制了基于μC/OS-Ⅱ的分度转台伺服控制系统。系统以具有数字信号处理(DSP)控制指令集的STM32F4作为微处理器,采用单神经元PID控制算法,以伺服电机作为驱动装置,利用高... 为了进一步提高时栅运动分度转台的定位精度和减少系统的响应时间,研制了基于μC/OS-Ⅱ的分度转台伺服控制系统。系统以具有数字信号处理(DSP)控制指令集的STM32F4作为微处理器,采用单神经元PID控制算法,以伺服电机作为驱动装置,利用高精度时栅角位移传感器作为运动分度转台位置检测单元构成一个闭环控制系统,利用闭环控制技术,达到精密分度。实验结果表明:分度转台伺服控制系统的响应速度快,分度定位精度达到±2″,表明这种方案可行。 展开更多

关键词 分度转台 定位精度 时栅角位移传感器 μC/OS-Ⅱ

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时栅动态性能在线检测系统研究 被引量：1

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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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