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

1

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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基于直线位移传感器的运转辊间闸距测量 被引量：4

2

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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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

3

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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基于电涡流的多周期双极直线位移传感器 被引量：3

4

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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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

5

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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基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器 被引量：16

6

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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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

7

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

8

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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基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究 被引量：2

9

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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带非线性预校正功能的偏振光位移传感器 被引量：5

10

作者 李伟 路甬祥 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期58-60,65,共4页

本文提出了一种基于偏振光检测的直线位移传感器 ,它具有非线性预校正的功能。介绍了检测与结构原理 ,并给出了原理装置的实验结果。这种新型位移传感器具有光机电结合、结构简单、非接触传感等特点。通过在变换结构中引入非线性预校正... 本文提出了一种基于偏振光检测的直线位移传感器 ,它具有非线性预校正的功能。介绍了检测与结构原理 ,并给出了原理装置的实验结果。这种新型位移传感器具有光机电结合、结构简单、非接触传感等特点。通过在变换结构中引入非线性预校正的方法 ,使输出电量与被测位移量在理论上呈线性关系 ,不仅扩大了量程 ,简化了电路 。 展开更多

关键词 直线位移传感器 线偏振光检测 非线性校正

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基于STM32的智能线性位移传感器信号处理系统设计 被引量：10

11

作者 姬宪法 李传江 《电子测量技术》 2016年第11期109-112,共4页

线性位移传感器(LVDT)是一种高精度、高可靠性的直线位移传感器,广泛应用于工业自动化领域中的位移测量系统中。针对目前的传感器存在线性度和智能性偏低的问题,设计了以AD698为模拟调理系统核心用以处理LVDT信号,以STM32F407作为数字... 线性位移传感器(LVDT)是一种高精度、高可靠性的直线位移传感器,广泛应用于工业自动化领域中的位移测量系统中。针对目前的传感器存在线性度和智能性偏低的问题,设计了以AD698为模拟调理系统核心用以处理LVDT信号,以STM32F407作为数字调理系统核心用以计算AD698的输出的采样信号。采用模拟信号和数字信号相结合的方案,综合了模拟信号处理率的高可靠性、高适应性和数字信号处理器中进行非线性拟合解决非线性的优点。实验结果表明该系统具有设计结构简单、功能强大、性价比高以及易操作等优点。 展开更多

关键词 线性位移传感器 调理电路 直线位移传感器 AD698

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磁阻式位移传感器在流体控制阀系统中的应用 被引量：2

12

作者 朱建辉 常思勤 +1 位作者 王天波 戴建国 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第6期98-101,188,共5页

针对流体控制阀系统高精度和低成本的直线位移测试需求,设计了一种基于磁阻原理的非接触式直线位移传感器,通过Ansoft软件建立三维仿真模型,对磁钢提供的偏置磁场的饱和区域进行仿真计算,验证了方案的可行性并确定了合适的磁钢几何参数... 针对流体控制阀系统高精度和低成本的直线位移测试需求,设计了一种基于磁阻原理的非接触式直线位移传感器,通过Ansoft软件建立三维仿真模型,对磁钢提供的偏置磁场的饱和区域进行仿真计算,验证了方案的可行性并确定了合适的磁钢几何参数以及安装位置。并将设计的传感器应用于流体控制阀系统中上进行静态和动态试验,试验结果表明,传感器在4 mm升程范围内的线性度为0.61%,并具有较好的精度和重复性,能够满足系统对直线位移的感测性能与要求。 展开更多

关键词 直线位移传感器 磁阻 流体控制阀

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偏振光位移传感器原理与方法研究(英文) 被引量：7

13

作者 李伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期221-224,共4页

本文提出了基于马吕斯定律的偏振光直线位移传感器。对其检测原理与方法以及各主要构成环节进行了讨论。给出了使角度差与直线位移成正比的“同速差动”结构。介绍了消除光学系统非线性的线性化电路方案。此传感器具有光机电结合、量程... 本文提出了基于马吕斯定律的偏振光直线位移传感器。对其检测原理与方法以及各主要构成环节进行了讨论。给出了使角度差与直线位移成正比的“同速差动”结构。介绍了消除光学系统非线性的线性化电路方案。此传感器具有光机电结合、量程大、灵敏度高、非接触传感等特点，为直线位移测量提供了新的方法与手段。 展开更多

关键词 直线位移传感器 偏振光 马吕斯定律 位移测量

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同光源双光路位移传感器研究 被引量：2

14

作者 马加兴 李伟 王耀军 《机床与液压》 北大核心 2003年第4期46-47,201,共3页

本文提出了一种基于偏振光检测的新型直线位移传感器方法 ,同时着重讨论了一种基于光反馈原理及法拉第旋光效应的光源稳定化方法。文中的设计方法采用双光路结构 ,避开了灵敏度过低区域 ,使得传感器能够实现连续大量程的测量 ,并有光机... 本文提出了一种基于偏振光检测的新型直线位移传感器方法 ,同时着重讨论了一种基于光反馈原理及法拉第旋光效应的光源稳定化方法。文中的设计方法采用双光路结构 ,避开了灵敏度过低区域 ,使得传感器能够实现连续大量程的测量 ,并有光机电结合、结构简单。 展开更多

关键词 直线位移传感器 线偏振光检测 光源稳定控制 双光路结构 光反馈 法拉第旋光效应

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时栅位移传感器在构造场中的耦合特性研究 被引量：2

15

作者 杨继森 熊浩 +1 位作者 庹万章 文杰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期249-259,共11页

为了进一步溯源时栅位移传感器磁场耦合过程引起的误差,对时栅位移传感器在构造场中的耦合特性进行研究,并研制了一种基于指数形平面线圈结构的新型直线时栅位移传感器。建立传感器工程构造磁场的数学模型,分析传感器耦合间隙对线圈耦... 为了进一步溯源时栅位移传感器磁场耦合过程引起的误差,对时栅位移传感器在构造场中的耦合特性进行研究,并研制了一种基于指数形平面线圈结构的新型直线时栅位移传感器。建立传感器工程构造磁场的数学模型,分析传感器耦合间隙对线圈耦合平面磁场分布的影响,研究不同形状平面线圈的耦合特性;根据传感器的耦合特性,构建了一种新型直线时栅位移传感器测量模型,对该模型进行了电磁场有限元仿真和仿真误差分析,得出该结构最佳感应间隙为0.4 mm;对传感器的结构误差进行了溯源分析,进一步优化传感器的结构;搭建实验平台,利用双层PCB绕线工艺加工传感器定尺和动尺,对优化前后的传感器样机开展对比实验。实验结果表明,设计的基于指数形平面线圈结构的新型直线时栅位移传感器可以有效抑制传感器的四次误差,新研制的传感器样机的原始测量精度在原有的基础上提高了45.8%。 展开更多

关键词 直线时栅位移传感器 磁场耦合 指数形线圈

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柱栅传感器定滑尺绕组连续化设计 被引量：2

16

作者 朱洪涛 熊志凯 +1 位作者 罗丽萍 王志勇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第8期59-62,共4页

柱栅是一种新型直线位移数字式传感器。柱栅传感器经过了柱栅概念样机的研制阶段,证实了其可行性。新颖的结构设计使得该传感器具有许多比标准型直线式感应同步器优越的特性。讨论了传统的直线式感应同步器的不足,着重介绍柱栅传感器样... 柱栅是一种新型直线位移数字式传感器。柱栅传感器经过了柱栅概念样机的研制阶段,证实了其可行性。新颖的结构设计使得该传感器具有许多比标准型直线式感应同步器优越的特性。讨论了传统的直线式感应同步器的不足,着重介绍柱栅传感器样机绕组的结构设计与运行机理,对柱栅传感器的绕组结构提出了全连续化的改进。 展开更多

关键词 数字式直线位移传感器 滑尺绕组 连续绕组 柱栅

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全连续绕组的柱栅传感器结构 被引量：2

17

作者 朱洪涛 熊志凯 +1 位作者 王志勇 罗丽萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1305-1308,共4页

根据柱栅的总体构思,提出了一种柱栅传感器绕组的全连续化结构设计方案。该方案采用圆柱面内外螺旋线方式制作定滑尺绕组,既可消除类似于感应同步器中分段绕组的端部效应影响,又能充分发挥螺旋线加工手段的技术优势,精度高、工艺简单、... 根据柱栅的总体构思,提出了一种柱栅传感器绕组的全连续化结构设计方案。该方案采用圆柱面内外螺旋线方式制作定滑尺绕组,既可消除类似于感应同步器中分段绕组的端部效应影响,又能充分发挥螺旋线加工手段的技术优势,精度高、工艺简单、易于实施。同时,还描述了该全连续绕组的一种可行的实际结构。 展开更多

关键词 数字式直线位移传感器 柱栅 全连续化绕组

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用于直线位移传感控制器的CPLD与单片机的混合设计

18

作者 李媛媛 姚世选 常晓明 《天津工业大学学报》 CAS 2006年第4期101-104,共4页

提出了一种基于CPLD(XC95108)和单片机(C8051F206)混合设计的直线位移传感控制器的方案．从通讯和控制两个部分,介绍了CPLD和单片机的设计和实现．实验证明,采用该控制器的测量系统能够正常工作,将采集到的数据进行精度分析,即可得到直... 提出了一种基于CPLD(XC95108)和单片机(C8051F206)混合设计的直线位移传感控制器的方案．从通讯和控制两个部分,介绍了CPLD和单片机的设计和实现．实验证明,采用该控制器的测量系统能够正常工作,将采集到的数据进行精度分析,即可得到直线位移传感器输出电压的扩展不确定度和线性度．这对于提高其测量精度,扩大其测量范围具有重要的意义． 展开更多

关键词 直线位移传感器 控制器 CPLD 单片机 混合设计

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动载体光电平台角位移精密测量方法研究

19

作者 李玉龙 何忠波 +4 位作者 白鸿柏 郝慧荣 陶帅 刘树峰 刘树峰，男，1987年生。军械工程学院研究生一队硕士研究生。 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1017-1020,1064,共5页

提出了用位移传感器实时测量动载体光电平台六自由度位移的方法,并推导了该方法的理论公式,即通过坐标变换推导出了平台惯性坐标系、平台固连坐标系及传感器平面坐标系之间的关系,得到了传感器测试信号与平台位移量之间的关系式。通过... 提出了用位移传感器实时测量动载体光电平台六自由度位移的方法,并推导了该方法的理论公式,即通过坐标变换推导出了平台惯性坐标系、平台固连坐标系及传感器平面坐标系之间的关系,得到了传感器测试信号与平台位移量之间的关系式。通过传感器采集的实时位移值,计算出了平台六自由度位移,并分析了影响该方法测试精度的多个因素,得出了该方法可通过选用不同频带、不同精度的传感器,实现不同振动环境下隔振平台六自由度位移的动态精密测量的结论。理论分析表明,该测量方法简单有效,适用范围广,有较大的推广价值。 展开更多

关键词 光电平台 角位移 直线位移传感器 动态测试

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音圈电机驱动的球面副支撑式快速控制反射镜设计 被引量：17

20

作者 徐新行 王兵 +2 位作者 韩旭东 王恒坤 刘廷霞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1320-1326,共7页

为了精确控制光束的传输方向,设计了一种以直线式音圈电机为驱动器的球面副支撑式快速控制反射镜(FSM)。在明确所需FSM系统功能和设计要求的基础上,分别对其机械结构、平面反射镜、驱动元件以及角度测量元件进行了设计和选择。完成精密... 为了精确控制光束的传输方向,设计了一种以直线式音圈电机为驱动器的球面副支撑式快速控制反射镜(FSM)。在明确所需FSM系统功能和设计要求的基础上,分别对其机械结构、平面反射镜、驱动元件以及角度测量元件进行了设计和选择。完成精密加工、装配、调试后,对FSM系统进行了实验测试分析。结果表明,该球面副刚性支撑式FSM系统结构简单,承载能力强,谐振频率约为120Hz,反射镜稳定精度优于2″,且对振动、冲击、回转等动态工作环境具有较强的适应性,满足系统使用要求。 展开更多

关键词 快速控制反射镜 球面副支撑 直线位移传感器 音圈电机

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