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绝对式角位移传感器的研究综述
1
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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基于球阵列的磁阻式时栅位移传感机理和测量模型研究
2
作者 陈自然 秦莉莉 +3 位作者 王伟 熊昕 刘振越 郑永海 《光学精密工程》 北大核心 2025年第8期1212-1227,共16页
针对传统位移传感器无法兼顾大量程和高精度的测量难题,提出一种基于球阵列的磁阻式时栅位移测量新方法。利用空间正交激励绕组构建正交变化的磁场,通过空间周期性传感结构精确实现磁场约束控制。采用感应绕组拾取磁场变化,建立磁阻与... 针对传统位移传感器无法兼顾大量程和高精度的测量难题,提出一种基于球阵列的磁阻式时栅位移测量新方法。利用空间正交激励绕组构建正交变化的磁场,通过空间周期性传感结构精确实现磁场约束控制。采用感应绕组拾取磁场变化,建立磁阻与位移的映射关系,揭示了位移传感机理。通过电磁仿真对模型参数进行优化,研制了传感器,搭建了实验平台,开展了传感器测量误差实验研究。实验结果表明,传感器在512 mm测量范围内,测量误差为±9.4μm,分辨力为0.1μm。采用毫米级传感单元实现微米级测量精度,大大降低了传感器的制造难度,量程可按需扩展,无需借助细分技术实现高分辨力位移测量,可用于强油污等恶劣环境下位移测量,具有重要的学术价值和工程应用价值。 展开更多
关键词 球阵列 时栅传感器 磁场约束 直线位移
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大量程平面二维时栅误差特性与实验研究
3
作者 陈自然 刘振越 +2 位作者 彭凯 欧阳辉 郑永海 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1558-1570,共13页
针对传统平面二维光栅位移传感器在大量程平面位移测量中存在结构复杂、栅格刻划加工要求严格等问题,提出一种“维度分解+位移解耦”的平面二维位移组合测量方法。通过空间周期性传感结构构建了正交变化的磁场,建立平面二维位移与时间... 针对传统平面二维光栅位移传感器在大量程平面位移测量中存在结构复杂、栅格刻划加工要求严格等问题,提出一种“维度分解+位移解耦”的平面二维位移组合测量方法。通过空间周期性传感结构构建了正交变化的磁场,建立平面二维位移与时间基准的映射关系。研究了传感器安装误差对二维位移测量精度的影响,通过建模仿真分析与实验验证重点分析了滚转姿态、俯仰姿态和偏摆姿态带来的二维位移测量误差。实验结果表明,安装误差会在两维位移测量中主要引入直流分量、2次和4次谐波误差。当动尺与定尺之间气隙高度为0.6 mm时,在240 mm×240 mm的测量范围内,X方向测量误差不超过±8.6μm,Y方向测量误差不超过±8.8μm,分辨力为0.15μm。利用毫米级的传感单元在240 mm×240 mm测量范围内实现微米级测量精度的二维位移测量具有重要的理论研究价值和工程应用价值。 展开更多
关键词 大量程 二维位移测量 时栅传感器 误差分析
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基于多频磁场的平面二维时栅传感器信号解耦研究
4
作者 杨继森 文杰 +1 位作者 雷旭 吴灼 《传感技术学报》 北大核心 2025年第3期487-495,共9页
电磁式二维时栅位移传感器广泛用于数控机床,人工智能等高精度位移测量领域中,针对二维时栅位移测量需要考虑X方向与Y方向感应信号的耦合问题,对位移解耦方法展开相关研究。首先使用开关混频技术将耦合信号拆分为附带位移信息的直流量... 电磁式二维时栅位移传感器广泛用于数控机床,人工智能等高精度位移测量领域中,针对二维时栅位移测量需要考虑X方向与Y方向感应信号的耦合问题,对位移解耦方法展开相关研究。首先使用开关混频技术将耦合信号拆分为附带位移信息的直流量与多个高频附加量,其次利用滤波器提取关键位移信息,最终通过ADC采样对位移信息进行解算;针对传感器两路感应信号不经过同一处理电路引入的电气误差,提出了分时复用的方法,控制分时时序,交错处理两路感应信号。实验结果表明,在X、Y方向分别在10 kHz和200 kHz的频率激励下,该二维测量系统有效提高了传感器测量精度,保证了传感器动态性能,X方向原始对极内误差为±32μm,Y方向原始对极内误差为±27.5μm。 展开更多
关键词 二维时栅位移传感器 多频磁场 解耦方法 开关混频
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多频磁场耦合的绝对式平面二维时栅位移传感器 被引量：1
5
作者 杨继森 修府 +2 位作者 张静 袁俊松 张小龙 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期3026-3046,共21页
针对增量式平面二维时栅位移传感器上电需找零的问题,设计了一种基于多频磁场耦合的绝对式平面二维时栅位移传感器,其采用不同频率分时驱动激励电信号,降低传感器电路功耗的同时,使X,Y方向的信号解耦合二维绝对位置解算更加简单可靠。首... 针对增量式平面二维时栅位移传感器上电需找零的问题,设计了一种基于多频磁场耦合的绝对式平面二维时栅位移传感器,其采用不同频率分时驱动激励电信号,降低传感器电路功耗的同时,使X,Y方向的信号解耦合二维绝对位置解算更加简单可靠。首先,建立激励线圈磁场分布数学模型,根据空间磁场分布特性分析激励线圈宽度与耦和气隙高度的关系;基于差动结构的增量式二维时栅位移传感器结构,建立对极数互质结构的绝对式平面二维时栅测量模型,并提出一种基于查表方式的二维绝对位置解算新方案,避免了实际应用中测量误差对解算结果的影响;通过电磁场仿真验证了此解算方案的可行性并确定了传感器最佳安装间隙为0.8 mm;最后,制作了传感器样机并搭建二维精密实验平台进行性能测试。实验结果表明,传感器样机在147 mm×147 mm有效测量范围内,X,Y方向的原始测量误差分别为±20.4μm和±21.1μm,其具有上电无需找零的优势,实现了一体式二维绝对位移测量与定位。 展开更多
关键词 多频磁场 对极数互质 绝对式二维 时栅位移传感器
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绝对式纳米时栅传感器栅尺污染误差分析与抑制方法研究
6
作者 蒲红吉 余志立 +2 位作者 于治成 骆艺 郑方燕 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期135-144,共10页
针对服役状态下油污降低位移传感器精度和可靠性的问题,本文基于绝对式纳米时栅传感器,开展了栅尺油污污染误差分析与抑制方法研究。首先阐述了绝对式纳米时栅传感器测量原理;其次建立了栅尺油污污染的数学理论模型和电场仿真模型。通... 针对服役状态下油污降低位移传感器精度和可靠性的问题,本文基于绝对式纳米时栅传感器,开展了栅尺油污污染误差分析与抑制方法研究。首先阐述了绝对式纳米时栅传感器测量原理;其次建立了栅尺油污污染的数学理论模型和电场仿真模型。通过理论和仿真分析表明:均匀油污污染对传感器没有影响,非均匀油污污染主要引入一次谐波误差,并且误差随着污染油污的厚度和宽度的增加而增加;最后搭建实验平台验证了以上理论分析的正确性。同时提出差动结构,有效抑制了一次谐波误差,提高了传感器抗污能力。研究油污造成的误差影响对提高传感器环境适应性有重要意义,同时也为提高传感器长期可靠性和增强环境适应性提供了理论基础。 展开更多
关键词 时栅位移传感器 油污污染 误差分析 电场仿真 谐波抑制
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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
7
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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单相激励电容式时栅角位移传感器研究 被引量：2
8
作者 高忠华 胡帅 +2 位作者 汪强 付敏 冯济琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期130-137,共8页
针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路... 针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路实现行波构造,从而实现角位移测量。文中介绍了多相激励时栅传感器存在的问题、单相激励时栅的测量原理,完成了传感器样机的研制,并通过实验验证该原理的有效性。实验结果表明,相同尺寸和相同电极数量情况下,单相激励传感器的精度和动态性能指标优于多相激励传感器,单相激励传感器精度为±20″,稳定性为10″,400 rpm转速下速度波动为±1.25%,跟随误差为±2.5″,满足直驱电机的使用要求。 展开更多
关键词 电容式时栅 单相激励 多相激励 角位移传感器 行波构造
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时栅动态性能在线检测系统研究 被引量：1
9
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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基于拼接技术的大量程绝对式直线时栅位移传感器自校准方法研究 被引量：1
10
作者 黄猛 樊星辰 +1 位作者 陈磊 王中行 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第5期303-311,共9页
针对大量程直线位移传感器扩展测量范围和实现绝对定位互相矛盾的问题,在其应用场合缺乏高效安装高精度参考器件的条件,导致难以频繁在线校准以保持其测量精度,基于拼接技术提出一种适用于直线时栅位移传感器的误差延拓自校准新方法。,... 针对大量程直线位移传感器扩展测量范围和实现绝对定位互相矛盾的问题,在其应用场合缺乏高效安装高精度参考器件的条件,导致难以频繁在线校准以保持其测量精度,基于拼接技术提出一种适用于直线时栅位移传感器的误差延拓自校准新方法。,将复杂的大量程绝对式测量拆分为单段栅尺上的绝对位移测量和栅尺拼接后的绝对位置判断;将绝对位置数据作为位置判断依据并构建双测头结构,实现接缝处感应信号的平滑过渡;利用原生的双测头结构获得定距测量序列,结合误差延拓法构建周期误差函数,再使用快速傅里叶变换获得测量序列幅度谱重构误差函数。为了验证上述方法的可行性和有效性,制作了单段栅尺长度为600 mm的传感器样机进行实验。结果表明,2段栅尺拼接后在量程903 mm内能够实现绝对位置测量;采用自校准方法后传感器单周期内平均误差峰值从2.00μm降至0.59μm,误差补偿效果为70.50%;大量程误差峰值从18.93μm降至0.75μm,误差补偿效果为96.04%;此外,通过校准效果对比实验证明了误差延拓自校准方法优于基于傅里叶谐波补偿的比较校准法,误差校准效果提升约76.20%。 展开更多
关键词 大量程 绝对式 位移传感器 误差校准 时栅
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电感式角位移传感器技术综述 被引量：17
11
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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基于时空转换的精密位移测量新方法与传统方法的比较 被引量：35
12
作者 彭东林 张兴红 +1 位作者 刘小康 陈锡侯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期423-426,共4页
回顾了时栅位移传感器原理和传统精密位移测量原理,通过比较其间细微而本质的区别,可加深对时空坐标转换方法的理解和对时栅位移传感器优势的认识。
关键词 时栅 时空转换 位移测量 传感器
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混激型时栅位移传感器研究 被引量：15
13
作者 彭东林 张兴红 +1 位作者 谭为民 刘小康 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期113-115,共3页
根据动激型和电激型两种调制式传感器原理在数学模型上的一致 ,以及机械式时栅和场式时栅各自的优缺点 ,再提出一种兼有机械运动和行波磁场的所谓“混激型时栅位移传感器”。
关键词 混激型时栅位移传感器 数学模型 感应同步器 磁栅 齿栅
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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：19
14
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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基于谐波修正法的高精度时栅位移传感器 被引量：29
15
作者 彭东林 刘小康 +1 位作者 张兴红 陈锡候 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期31-33,共3页
在时栅位移传感器的研制开发过程中,为了用低精度的机械加工实现高精度的测量,提出了一种对传感器误差进行修正和补偿的方法——谐波修正法。该方法和FFT方法不同之处在于:它不是用于对测量结果事后的分析,而是用于传感器设计之前和制... 在时栅位移传感器的研制开发过程中,为了用低精度的机械加工实现高精度的测量,提出了一种对传感器误差进行修正和补偿的方法——谐波修正法。该方法和FFT方法不同之处在于:它不是用于对测量结果事后的分析,而是用于传感器设计之前和制造之中。实践证明,此方法使用后使传感器精度得以大幅度提高,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 谐波 修正 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
16
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
17
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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纳米时栅位移传感器电场分布与误差特性研究 被引量：20
18
作者 刘小康 蒲红吉 +2 位作者 郑方燕 冯济琴 于治成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2257-2264,共8页
针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足,提出研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米位移传感器,利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量。为了优化传感参数并提高测量精度,对纳米时栅传感器在不同参数... 针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足,提出研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米位移传感器,利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量。为了优化传感参数并提高测量精度,对纳米时栅传感器在不同参数条件下的电场分布与误差特性进行了研究。首先根据其测量特征,利用ANSYS软件建立二维仿真模型,对不同参数条件下传感器的电场分布进行分析;再通过实验验证,找出不同参数与误差特性之间的关系;最后根据仿真和实验结果,对传感参数进行优化设计。实验表明:在200 mm测量范围内,传感器精度达到±300 nm。为纳米时栅优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 纳米测量 电容式位移传感器 时栅 电场分布 误差特性
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单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器 被引量：22
19
作者 彭凯 于治成 +2 位作者 刘小康 郑方燕 蒲红吉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期734-740,共7页
在双排结构纳米时栅位移传感器的研究基础上,提出了一种单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器。通过直接构造一个匀速运动的交变电场来产生行波信号,解决了双排结构所具有的串扰问题和安装问题;采用差动感应极片来拾取信号,可有效地消... 在双排结构纳米时栅位移传感器的研究基础上,提出了一种单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器。通过直接构造一个匀速运动的交变电场来产生行波信号,解决了双排结构所具有的串扰问题和安装问题;采用差动感应极片来拾取信号,可有效地消除共模干扰。用微纳加工工艺制作了一种多层薄膜的单排差动结构的纳米时栅传感器样机并进行了性能测试,最终在200 mm的量程范围内取得了±150 nm的测量精度。对比双排结构的纳米时栅传感器,这种新型的纳米时栅传感器测量精度、信号稳定性及抗干扰能力得到明显的提高,并且在尺寸减小的同时拓展了有效量程,因此在产品化的过程中更具有应用前景。 展开更多
关键词 纳米时栅 电容式位移传感器 单排结构 差动感应极片
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基于光敏阵列直接调制的单栅式时栅位移传感器 被引量：5
20
作者 李彦 付敏 +4 位作者 朱革 高宇 许现波 王林 昌驰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1028-1035,共8页
针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的... 针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;最后,通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。 展开更多
关键词 位移传感器 单栅式传感器 时栅传感器 位移测量 光敏阵列 直接调制
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