基于交變電場(chǎng)的精密角位移測(cè)量方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、精密計(jì)量測(cè)試是現(xiàn)代制造的三大支撐技術(shù)之一，是高端制造技術(shù)的核心。在角位移測(cè)量領(lǐng)域，小尺度光學(xué)測(cè)量方面的主要問(wèn)題是如何克服衍射極限，大尺度研究方面的主要問(wèn)題是在測(cè)量范圍不斷擴(kuò)大的同時(shí)如何提高測(cè)量精度并完成誤差溯源?；诖?，在前期時(shí)柵研究基礎(chǔ)上，本文研究利用激勵(lì)電壓產(chǎn)生正交變化的電場(chǎng)來(lái)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)參考系，從而實(shí)現(xiàn)精密角位移測(cè)量的新方法。本文提出利用“柵面”傳感單元來(lái)獲取信號(hào)，降低制造難度；利用“柵面”陣列的均化效應(yīng)，降低制造精度對(duì)測(cè)量的影響；采

2、用高頻時(shí)鐘脈沖作為位移測(cè)量基準(zhǔn)，解決“柵面”的空間分辨力的問(wèn)題。
　　電場(chǎng)式圓時(shí)柵是一種全新原理的位移傳感器，作者在理論研究的基礎(chǔ)上開展了大量的系統(tǒng)仿真分析研究，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步研制出一套精密角位移測(cè)量系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1.深入研究測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)空轉(zhuǎn)換理論與時(shí)柵測(cè)量的基本原理，提出一種電場(chǎng)式圓時(shí)柵的新結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)對(duì)其測(cè)量模型進(jìn)行了理論推導(dǎo)。2.根據(jù)傳感器自身特點(diǎn)，以ANSYS Maxwell電磁場(chǎng)仿真軟件為基礎(chǔ)，建立了

3、傳感器的電場(chǎng)仿真模型，重點(diǎn)對(duì)傳感器動(dòng)尺極片、定尺和定尺極片引線、極片之間縫隙的電場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行了研究，并對(duì)增加屏蔽層、改變極片間縫隙寬度、改變動(dòng)尺與定尺之間間隙以及調(diào)整激勵(lì)電壓大小等引起的電場(chǎng)分布變化進(jìn)行了仿真分析。3.搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合仿真分析結(jié)果開展了大量實(shí)驗(yàn)研究，不斷對(duì)傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出了制約測(cè)量精度提高的原因，并提出了解決方案。
　　電場(chǎng)式圓時(shí)柵位移傳感器主要圍繞理論研究、電場(chǎng)仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究三部分展開，理論聯(lián)