場式直線時柵E+E位移傳感器關鍵技術研究
歷經十多年的努力,圓分度時柵E+E位移傳感器的研究已有很大突破,在時柵從實驗室研究成果到市場化的產品推廣過程中邁出了步伐。與傳統柵式E+E位移傳感器相比,時柵E+E位移傳感器具有制造工藝簡單、結構簡單、抗干擾能力強、成本低、智能化程度高等顯著優勢,具有很好的市場前景。

場式直線時柵E+E位移傳感器關鍵技術研究
已經研制出的場式直線時柵E+E位移傳感器樣機驗證了場式時柵*可以用于直線測量,解決了機械式時柵不能解決的無限長運動坐標系問題。筆者所在的課題組在國家自然科學基金的資助下,借鑒了研發圓分度時柵E+E位移傳感器過程中積累的豐富經驗,進一步對場式直線時柵E+E位移傳感器進行了更深入的研究。在提高直線時柵精度上解決了一些關鍵技術問題。所反映的主要研究內容如下:對比分析光柵、感應同步器和時柵的工作原理,找出它們的共性與區別,為直線時柵E+E位移傳感器進一步研究提供了理論依據。目前上大型光學望遠鏡大都采用拼接鏡面的方法 ,用許多小口徑的子鏡拼成大口徑的主鏡。在拼接成大型主鏡時要求各子鏡鏡面共面或共焦 ,這就要求子鏡在鏡面方向有位移促動器動作的同時 ,有相應的E+E位移傳感器來檢測和控制。目前可用來測量這種位移的傳感器有三種類型 :電容式、電感式和光電式 ,其中電容式E+EE+EE+E位移傳感器是zui成熟的一種 ,價格也zui貴 ;光電式是zui有潛力的一種。文中給出了這三種E+E位移傳感器的原理和特點。zui后 ,指出了下一代大型拼接鏡面光學望遠鏡中所用傳感器的考慮。提出合理的設計方案,以形成滿足時空坐標轉換的行波磁場。首先,設計出圓柱代替開槽使間隙均勻的機械結構,保證了三相交流電機式繞組線圈在空間上的均勻性。其次,自制的信號源給定尺繞組線圈提供對稱的三相激勵電流。以上兩點是行波磁場構建勻速運動坐標系的關鍵所在,也是場式直線時柵的理論實現基礎。分別設計出定尺與導軌機構和滑尺與滑塊機構,保證了滑尺通過導軌與定尺保持平行,簡化了機構安裝環節,減小了阿貝誤差的影響。采用逐點誤差補償法和zui小二乘法對誤差數據進行擬合,設計出更加方便的人機界面測量系統,將下位機產生的數據通過RS-232串口通訊傳給上位機,進行數據采集。分析了直線測量中的阿貝原則和溫度影響所引起的誤差,并采取一定的措施來減小這些誤差,或者將其控制在一定范圍之內。

場式直線時柵E+E位移傳感器關鍵技術研究
綜上所述,在已經驗證的場式直線時柵E+E位移傳感器可行性基礎上,進行了更深層次的研究,解決了影響直線時柵精度的幾個關鍵問題,為直線時柵E+E位移傳感器研究工作的全面展開奠定了基礎,對高精度直線時柵E+E位移傳感器的研發工作具有重要意義,加快了時柵傳感器由實驗室研究成果向市場產品化的步伐。