圆形磁耦合截面构建的新型时栅位移传感器

现有磁场式时栅位移传感器暴露出机械加工齿槽等分性差和线圈绕制参数一致性差,导致耦合磁场形成的电信号质量较差的问题.针对以上问题,提出了一种以圆形截面铁磁材料替代传统类矩形截面铁磁材料构建耦合磁场形式的传感器设计方法,该方法采用标准件作为基本阵列导磁单元,并以定制的精密线圈绕组设计一种新型的变磁阻式时栅位移传感器.文中首先利用有限元软件ANSYS Maxwell对理论模型的可行性进行了仿真验证,然后通过精度实验获取了误差范围在±1.3"内的误差曲线,仿真与样机实验验证了新型传感器设计方案的可行性.该方法的应用规避了传统的线切割开槽绕线的机械加工形式,可以在有效提高电信号质量的同时大大提高了时栅的生产效率,有利于时栅位移传感器产品化进程的推进.     

直线式时栅位移传感器的动态测量与频谱分析

针对直线式时栅位移传感器的结构特点,提出了动态测量的主要误差源。采用光栅尺作为母仪,直线式时栅位移传感器空间位置为光栅的测量值,将光栅测量值与直线式时栅位移传感器的预测值进行比较,从而得到动态测量的误差值。对误差值进行数据的截断和采样、异常数据剔除,然后对误差值进行幅值谱和相位谱分析,采用误差分离和谐波修正,研制高精度的直线式时栅位移传感器。     

时栅转台自动标定系统的研究

提出一种自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统利用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,以高精度的圆光栅作为基准量仪, 以双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现系统的高精度定位。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅里叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。实验结果表明,时栅转台的精度达到2.4″,提高了时栅转台标定精度与标定效率。     

基于电阻链移相的时栅高速测量方法研究

针对时栅位移传感器因频率响应慢影响测量速率的问题,提出了一种电阻链移相结合数据处理的方法.利用电阻链对时栅输出信号进行移相处理,采用多路模拟选择器和整形输出电路对移相后的信号分时输出,运用可编程片上系统(SOPC)技术进行数据处理和误差补偿.实验结果表明:采用该方法采样频率由原来的400 Hz提高到12.8 kHz,大幅度提高了现阶段时栅位移传感器的频率响应,使传感器实现了高速实时测量.同时能够有效地降低了随机误差,对极内的误差峰-峰值由1.5"降低为0.8",测量精度提高了近1倍.     

时栅传感器定距变换与误差频率扫描自标定法

时栅传感器在特殊恶劣环境中应用,面临安装偏差、电气参数偏移、外部导磁介质介入引起电磁场畸变等因素的影响,导致测量精度下降。现场又缺乏提供高精度参考基准的条件,无法实施在线标定。针对这一问题,本文提出利用两个相隔恒定间距测量值函数求解误差函数频谱的算式(定义为定距变换),并据此设计了一种基于定距变换的误差频率扫描自标定方法。该方法通过合理的间距组合,可对包含有限频率成分误差的时栅传感器实施误差频谱扫描,重构误差函数,在无参考标准器的前提下实现传感器的在线自标定。在此基础上,研制样机进行自标定和比对实验。实验结果表明:由于安装偏差和电气参数偏移引起±40″测量误差的时栅传感器,在实施误差频率扫描自标定后与参考标准器进行比对,二者差异小于0.7″。本研究为时栅传感器进一步提高测量精度以及在特殊环境的应用中保持精度提供了有效的解决方案和可靠的理论依据。     

一种皮革有效面积的在线测量方法

为解决生产线上皮革有效面积的测量问题,提出了一种基于图像处理技术的测量方法.该方法基于皮革表面的纹理特征,运用灰度共生矩阵法进行特征提取,采用最大类间距离法将瑕疵区域与优质区域进行有效区分;利用阈值法消除皮革图像中的纹理,得到二值化图像;并根据基于边界跟踪的区域面积计算方法得出皮革的有效面积.仿真结果表明:该方法能够快速准确地实现皮革有效面积的测量.     

基于单个读数头的角位移传感器自标定方法

在保证角位移传感器自标定精度的前提下,为克服多读数头安装的一致性问题,同时尽可能避免对标定系统硬件上的苛刻要求,提出一种基于单个读数头,借助测量数据微商的傅里叶级数,实现角位移传感器自标定的方法。推导了该自标定方法引入的误差,并据此提出一种对应的优化方法。将其应用于时栅角位移传感器的标定中,实验结果表明,在相同测量环境下,该自标定方法的标定精度接近借助外部参考基准的传统标定方法,达到约±0.8″;优化后的自标定方法能够有效提高标定精度与标定效率,并且在大微元长度快速标定时,其标定精度可优于传统标定方法接近5倍。