時柵E+E位移傳感器電磁場分析與前端信號電路設(shè)計
時柵E+E位移傳感器作為一種新型柵式E+E位移傳感器，正朝著高速和高精度測量方向發(fā)展。從磁場式時柵（狹隘指場式時柵和變磁阻型時柵）測量原理和基本結(jié)構(gòu)入手，通過對其進行電磁場分析，力求建立各參數(shù)與傳感器輸出的關(guān)系，達到其磁路優(yōu)化目的。

時柵E+E位移傳感器電磁場分析與前端信號電路設(shè)計
另一項工作就是設(shè)計時柵傳感器微小信號提取電路，確保測量信息完整進入數(shù)字信號處理電路中，該電路是原始測量與后續(xù)處理的橋梁。本文完成工作如下：采用磁路分析法對兩種目標(biāo)時柵進行了磁路計算，得出各磁場分布情況和理論輸出波形，局限于“定性”分析。接下來，引入有限元分析，對影響時柵電磁場及輸出信號的主成分參數(shù)，主要包括轉(zhuǎn)子槽型、氣隙寬度、轉(zhuǎn)子齒寬、槽寬對電磁場影響進行了“定量”分析，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。基于時空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論而研制的時柵E+E位移傳感器實現(xiàn)了以時間測量空間,但關(guān)鍵是要構(gòu)建一個以恒速V運動的坐標(biāo)系。V的穩(wěn)定度直接決定時柵的性能。為提高時柵的測量精度,采用數(shù)字閉環(huán)控制方法去獲得恒速V,提出了一種時柵E+E位移傳感器自補償方案,以消除溫度、電子元器件等因素的影響。實踐證明,運用自補償技術(shù)抑制了時柵輸出值的漂移現(xiàn)象,該技術(shù)在時柵中的應(yīng)用是成功的。并且這種自補償功能的實現(xiàn)體現(xiàn)了時柵所具有的智能性。選取場式時柵5個結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用正交設(shè)計法，通過有限元仿真求解形成學(xué)習(xí)樣本，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-遺傳算法（BPNN-GA）原理在Matlab中編程實現(xiàn)電磁場優(yōu)化：選用Levenberg-Marquardt （LM）算法訓(xùn)練BPNN，建立網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出的非線性映射關(guān)系，利用多元統(tǒng)計線性回歸法評估網(wǎng)絡(luò)泛化（預(yù)測）性能，構(gòu)建GA目標(biāo)函數(shù)，將BPNN作為GA目標(biāo)函數(shù)求解器，用GA搜索完成對磁路參數(shù)的優(yōu)化。將優(yōu)化后的組合參數(shù)建模驗證，其輸出信號較優(yōu)化前提高23.15%，誤差為0.784%。前端信號處理電路采用模塊化設(shè)計，包括前置放大、帶通濾波、非線性放大、波形轉(zhuǎn)換及光電耦合這5個模塊。通過multisim仿真及實驗測試，驗證了電路對傳感器微小信號提取及處理的功能。

時柵E+E位移傳感器電磁場分析與前端信號電路設(shè)計
將磁路分析、有限元分析、正交試驗、BPNN-GA原理、多元統(tǒng)計線性回歸法相結(jié)合，對磁場式時柵傳感器進行電磁場分析與優(yōu)化設(shè)計，研究成果對提高傳感器磁場利用率具有指導(dǎo)意義。該研究方法具有通用性和適應(yīng)性，可極大縮短試驗周期，降低設(shè)計成本，廣泛適用于其它各工程電磁分析及設(shè)計優(yōu)化領(lǐng)域，具有較強的工程實用價值。