文档介绍：重庆理工大学
硕士学位论文
变耦合系数时栅位移传感器研究
姓名:武亮
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:彭东林
2011-05-28
中文摘要
摘要
传感器技术是精密测量技术的重要内容,是进行科学研究的重要工具。位移
传感器是基本的几何量测量传感器,广泛应用于生产实践和科学研究中。传统的
位移传感器采用“栅式”结构,依赖于高精度的空间刻线,因此具有成本高、加
工难度大等缺点。本课题组早期进行的场式时栅位移传感器研究是通过建立“双
坐标系”,将空间坐标转换到时间轴上进行测量,通过测量时间变化量得到空间
位移量,摒弃了利用空间精密刻线提高精度的方法。本文在国家自然科学基金的
资助下,通过比较各种位移传感器工作原理,借鉴场式时栅“以时间测量空间”
的思想原理,采用新的测量原理和测量方法,设计开发了变耦合系数时栅位移传
感器。主要的研究内容如下:
(1)比较传统栅式位移传感器测量原理,找出测量原理的共性和特性,及
各种测量方法的优缺点,为变耦合系数时栅位移传感器的研究打下基础。
(2)借鉴互感变压器工作原理,利用驻波调制方法,提出变耦合系数时栅
位移传感器测量原理。根据不同的驻波调制方法,分别通过电场叠加和磁场叠加
形成电行波,并在此基础形成两种类型变耦合系数时栅位移传感器。
(3)根据变耦合系数时栅位移传感器测量原理,在软件仿真的基础上对传
感器信号拾取端进行磁路设计和机械结构设计,设计出传感器信号拾取端。
(4)设计传感器后续信号处理电路,对传感器信号拾取端获取的电信号进
行信号处理,得到空间位移量。
(5)对设计出的传感器样机进行试验研究,分别进行传感器工作原理验证
试验和各项指标性试验。通过试验数据结果分析为进一步优化传感器提供依据,
并采用误差修正方法提高传感器精度。
综上所述,本文在总结相关类型位移传感器工作原理和互感变压器的工作原
理的基础上,设计并研制了变耦合系数时栅位移传感器。一方面传感器精度不依
赖于空间精密刻线;另一方面消除了场式时栅的滑环,简化了场式时栅结构,进
一步降低了生产成本,提高了适应性。通过误差分析,明确了影响传感器精度的
主要因素;经过误差分离修正,提高了传感器的测量精度。

关键词:位移测量,变耦合系数时栅位移传感器,行波,磁场仿真,误差
I
英文摘要
Abstract
As the main context of technology of precision measurement, sensor technology
is the important means of scientific research. The displacement transducer is the main
sensor for geometric measurement, which is used widely in production practice and
scientific research. Traditional displacement transducer employs the grid structure,
which depends on the high precise grids. So it improves the difficult of machining,
and enhances the cost. Time-grating displacement sensor is based on the principle of
“double coordinate system”, converts displacement to time-lag. Time measurement is
easier than displacement measurement. So it abandons the measurement method of
traditional displacement sensor. With the support of the National Nature Scientific
Funds, the author develops new theory and method for measurement, design new
sensor—Time-grating based on variable coupling coefficient. Main context is as
following:
(1) comparing the me