变耦型时栅位移传感器理论模型与误差研究

摘要：

针对现有高精度位移传感器栅距小导致对制造和使用环境要求苛刻的问题,提出一种采用高频时钟脉冲作为测量基准,可在大极距条件下实现高精度、大量程直线位移测量的变耦型时栅位移传感器.传感器通过在交变电磁场中改变励磁线圈和磁场拾取线圈的耦合状态建立以时间差反映位移变化的行波信号,实现精密位移测量.通过有限元分析软件对传感器进行了建模和仿真,根据仿真结果得到传感器仿真模型的测量误差,并对其进行了谐波分析;根据误差特点和变化规律对主要误差进行了溯源,并对模型进行了优化.根据优化模型制作了传感器实物,开展了验证实验.实验结果表明:根据仿真结果对传感器进行优化设计,在200 mm的测量范围内,传感器精度达到±500 nm,且系统成本低廉,极易制造.为时栅位移传感器在恶劣环境中的应用提供了解决方案和理论依据.

关键词：高精度测量、位移传感器、大量程、时栅、误差特性

所属期刊栏目：37

分类号：TH7(仪器、仪表)

资助基金：国家自然科学基金51505052、51405049;重庆市科技研发基地能力提升计划cstc2014pt-sy40002

在线出版日期：2016-08-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：561-569