剪切干涉仪精密相移系统的研制

设计了一种用于迈克尔逊干涉仪横向剪切相移测量的精密相移系统。该系统采用压电陶瓷驱动器作为驱动元件,通过柔性铰链平移机构推动反射镜实现无摩擦、无间隙微位移。采用电容传感器进行位移反馈测量,利用单片机系统作为中央处理器进行PID闭环控制以实现高精度相移。对相移系统的行程及定位精度进行了测试,当输入阶跃位移信号为80nm时,相移系统输出位移精度小于3nm。当相移系统连续位移2μm,每步位移为80nm时,其输出位移的定位精度小于5nm。实验结果表明,相移系统的行程与定位精度满足剪切干涉仪设计要求。     

一种高精度的专用容栅传感器自动测试装置

正设计了一种专用的容栅传感器自动测试装置,该测试装置由固定装置结构和联动装置结构组成。配置光栅尺、步进电动机等设备,从而实现高精度自动测量。该装置使用简单,操作方便,极大地提高生产检测效率,有效降低人工干扰。     

锂离子蓄电池动力电源电流检测系统的设计

针对锂离子蓄电池动力电源电流检测系统的要求以及现有电流检测系统存在的不足,采用霍尔电流传感器,并设计模拟接口电路实现双量程测量,有效提高了大量程电流测量系统的精度。配合信号发生器设计了硬件定标方法、配合上位机及高精度电压表设计了软件定标方法,可有效解决电子器件之间的差异、单片机A/D电源不稳定及环境变化对系统带来的误差。实验结果表明该系统测量精度高。     

直流电能校准系统研制及不确定度评定

描述的直流电能计量标准装置采用直流电流比较仪技术扩展直流电流量程,测量电流最大达到600A。使用高精度数字采样及同步技术实现直流电能的精确计量,减小直流源不稳定对装置测量不确定度的影响,装置最终测量范围10mV~1000V,10mA~600A,扩展不确定度小于120×10-6。同时着重介绍了基于分步评定方法的装置测量不确定评定过程。     

高精度反力矩测量系统研制及标定

针对陀螺仪电机转矩波动高精度微力矩测量需求,提出了一种基于力矩器与角度传感器的高精度反力矩测量系统方 案,基于共轴传递的阶梯轴结构,采用弹簧状游丝柔性连接外部接线,降低接线引入的弹性干扰力矩,实现了转矩波动的高精度 测量;在传统砝码标定基础上,开展了测量系统静态标定及不确定度分析。 实验结果表明,与优化前相比,系统测量精度提高了 90%,在-10~ 10 mN·m 的量程内,测量精度高达 0. 06%,线性度优于 0. 03%,漂移误差优于 0. 5 μN·m/ 2 h,不确定度优 于 0. 025%。     

智能电网催生新型电流传感器

随着城市用电量的增加,传统的高压大电流的测量手段面临着严峻的考验,已经无法满足当前的用电需求。新型电流传感器在这样的情况下应运而生。光纤电流传感器具有很好的绝缘性和抗干扰能力,并有较高的测量精度,已经越来越受到重视。我国推出了XDGDL-1光纤电流传感系统,实现了管线电流传感系统的全数字闭环控制,具有稳定性和线性度好、灵敏度高等特点,满足了大量程范围的高精度测量要求。     

霍尔传感器在机车测速中的应用

测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位,对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。介绍了应用霍尔传感器通过测量磁场强度, 来得到稳定的脉冲方波信号,实现机车转速的测量。     

多通道精密时间间隔测量系统的研制

为了更方便地在科学研究和工程实践中对多个物理事件之间的时间间隔进行测量,扩大测量量程,提出了一种多通道、大量程的精密时间间隔测量系统的研制方法。系统的设计采用集成的数字时间转换芯片TDC-GPX,运用管道式预处理和逻辑门延迟线方法,能实现8个通道的同时测量,测量精度可达50 ps,测量范围为5.5 ns~4 294 s,在TDC-GPX芯片的内部再触发模式下,通过编程进一步扩展还可以实现无限制测量量程的测量。     

基于STCI2C5A60S2的可变增益数据采集系统

为了解决数据采集中被测信号范围大而引起ADC量程和精度不足的问题,本文介绍了可变增益的数据采集系统,该系统以STCl2C5A60S2增强型51单片机为微处理器,其自带的10位ADC作为数据转化器,用CD4051多路模拟开关实现多档位的数据采集,并用LM8100高精度的程控放大器对信号进行精确的放大。从而使系统有了大量程,高精度的特点,拥有更广泛的应用基础。     

基于LabVIEW与动态链接库的光栅尺位移虚拟示波器的设计

光栅尺是一种高精度的位移检测装置,光栅尺可以将位移信号转换为计算机可直接采集的数字或脉冲信号。本文设计了一种虚拟示波器,设计采用图形化的编程语言LabVIEW编写,软件设计的核心技术采用了将LabVIEW与外部代码进行连接的动态链接库(DLL)机制。利用此项虚拟仪器技术设计的虚拟示波器,可以很好的将光栅尺位移传感器测得的数据显示在计算机屏幕上,并进行更加复杂的波形运算或者运动控制。该项技术已成功运用到实际工作中。     

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪精密相移系统设计

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪具有很高的检测精度,为满足相移的需要,光栅移相装置需要拥有较大的行程,是干涉仪的关键器件之一。根据干涉仪需求设计了基于柔性铰链及桥式放大机构并利用压电陶瓷驱动的光栅移相装置,利用有限元分析方法对其受力和形变特性进行了分析。利用PI公司的电容传感器及数字压电控制器搭建了测试平台对其进行了测试,获得了开环条件下迟滞特性曲线,在输出电压为100 V时,光栅移相装置的行程可达225μm。实验结果表明,光栅移相装置的行程与理论设计指标接近,满足设计要求。     

基于光栅编码器对开关磁阻电机的位置和速度的检测

采用高精度光栅编码器对开关磁阻电机中转子相对于定子的位置信号和转速信号进行检测,通过位置信号来判定电机的正反转及三相的开通顺序,用改进M/T法对电机测速,通过单片机来实现。结果表明,具有测量精度高、测速范围广,并且具有高稳定性,成本低廉,易实现等优点。     

基于磁感应技术的高精密一体化角度传感器

旋转式感应同步器是一种测角精度可与圆光栅媲美的高精密磁感应角度传感器,包含定、转子两个部件,传统旋转式感应同步器定子、转子为分装式的,安装条件要求非常高,且这种分装式的旋转式感应同步器需匹配后续的放大、滤波及解码电路,这使得整个系统集成度不高,应用不便利。针对该问题研究了一种基于定子轴承基座的一体化嵌入式结构设计,通过增加轴承、连接轴等零部件将传统分离式的感应同步器定子、转子以及解码板封装在一起形成一个整体的封闭式结构,经实测其测角精度可达到±2″以内,从而彻底解决了旋转式感应同步器安装困难的缺点,实现了一种能与国外先进产品兼容的编码器形式产品。     

可温度自动跟踪的高精度光纤光栅电流互感器

用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)粘贴到超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)上作为电流互感器的传感探头,用硅钢片构建磁路系统以约束并引导交变电流产生的磁力线进入传感探头,实现交变电流的传感,此传感系统具有全光纤结构和抗电磁干扰能力。由于光纤光栅是波长编码器件,该文提出一种基于分布式反馈(distributed feedback,DFB)半导体激光器的正交解调方法。该解调方法结构简单,解调精度高,能够解耦波长信息的同时剔除了温度对光纤光栅波长漂移的影响,解决了光纤光栅对温度和应变交叉敏感的问题。实验结果表明,电流互感器最小可测电流为0.33A,最大可测电流为293.25A,满量程精度可以达0.11%。应用DFB激光器解调技术的光纤电流互感器,运用激光器的波长可调谐特性,采用经典控制理论的PID算法实现了电流与温度同时测量。     

光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。     

Linearization of chromatic change in a polychromatic current transformer

A novel electric current measurement device is described. The device uses the magnetooptic Faraday effect although it differs from existing devices in its use of chromatic modulation. The modulation method involves measurement of the variation of chromaticity produced in a Faraday sensor illuminated by a beam of polychromatic light in the direction of the applied magnetic field; the novel technique of wavelength encoding has been used as a method to extend and linearize the range of the sensor. A sensitivity of 0.26 A//spl radic/(Hz) is obtained for a line current of 3.75 kA rms. It is demonstrated that analyzer angle relative to the polarizer may be used to vary sensitivity and dynamic range. A full analysis of the effects of encoder length and analyzer angle is presented and the optimal length of encoder and analyzer angle are predicted. The effect of employing multiple reflections on sensitivity is calculated. Test data from the sensor are compared with experimental and theoretical results.     

An Embedded System for Position and Speed Measurement Adopting Incremental Encoders

This paper presents an embedded digital system for incremental encoders allowing for high dynamic performance and accuracy speed measurement in all the operating conditions for the application in digital servo drives. The idea aims at embedding processing capabilities inside traditional position transducers in order to develop a smart measuring system. The base processing algorithm employs a novel mixed time and frequency measurement technique of the encoder signals. The iterative formulation of the algorithm and the limited hardware requirements allows its implementation by means of a standard microcontroller (e.g., TMS320F24x) or by dedicated hardware. Communication between the smart sensor and the servo drive is preliminarily realized via high-speed serial peripheral interface.      

多极旋转变压器角度数据采集卡设计

在红外扫描设备中,采用多极旋转变压——数字转换器测角技术以提高扫描镜的位置测量精度。通过分析粗、精轴角数据组合误差产生的原因,提出一种基于FPGA器件的技术方案实现多极旋转变压器粗、精数据采集控制、组合与纠错。板卡采用DS26LS32芯片完成伺服系统轴角数据实时采集与处理。该采集卡各轴角测量值精确、运行稳定,目前已成功应用于红外扫描设备检测系统。     

高压断路器状态参数测试仪的研制

为了准确测试断路器状态参数以提高电力系统的可靠性,提出了线圈电流信号的小波变换处理方法,利用对瞬时信号反应灵敏的霍尔电流传感器进行断路器合、分闸线圈电流信号的测试,使用高精度光电编码器及复杂可编程逻辑器件实现动触头行程信号的精确测量。本测试仪采用多CPU分立采集处理、中央控制器集中控制的结构,创建了安全数码存储卡文件系统进行数据的存储、管理及查询。实际应用表明,该系统能很好实现各参数的精确测量及数据的高效管理。     

光电式扭矩传感器解读

光电式的扭矩传感器,不仅结构简单,响应的速度迅速,测量精度高,而且可以适用于细长轴在恶劣的环境的工作下对其扭矩的测量。本文对光电编码器和光栅在扭矩传感器上的应用从原理上进行了简单的分析与总结。