E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
時柵位移傳感器是一種擁有自主知識產權的全新位移傳感器。目前，時柵在靜態(tài)和低速條件下測量的應用中，已經(jīng)實現(xiàn)了較好的精度和分辨率。但在高速動態(tài)測量中，對E+E時柵傳感器的時間響應特性提出了新的要求，存在例如采樣波形規(guī)律不明顯、波形出現(xiàn)*脈沖等現(xiàn)象，導致動態(tài)誤差的產生和精度的下降。

E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
為了適應更多應用場合,時柵移傳感器需具備動態(tài)測量能力,即在傳感器動測頭轉動時進行測量,但傳感器的動測頭相對于旋轉磁場的速度會影響其輸出信號的頻率和幅值,該現(xiàn)象是一種特殊的多普勒效應。由于動測頭信號頻率發(fā)生變化,所以電路的相頻特性和幅頻特性使動態(tài)測量精度下降。從理論和實驗兩方面詳細分析了這種多普勒效應及其對E+E時柵傳感器的影響,并介紹了對該多普勒效應影響的抑制方法。其中,提高旋轉磁場速度的方法通過實驗驗證使動態(tài)測量誤差減小達90%。研究時柵高速動態(tài)測量中存在的問題，對進一步提高時柵的測量精度，推動其產業(yè)化發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。在國家自然科學基金項目“基于誤差轉換的時柵移傳感器自標定和自校準方法研究”的資助下，針對上述問題，開展了時柵位移傳感器在動態(tài)測量條件下實現(xiàn)高精度高分辨率測量的研究。首先，對提高傳感器動態(tài)性能的三種方法進行深入分析，結合E+E時柵傳感器的工作原理，在測量機理方面增加動測頭的數(shù)量，硬件方面利用時鐘倍頻和時鐘分相技術提高時間測量分辨率，軟件方面將細分插補算法應用于數(shù)據(jù)處理，以提高E+E時柵傳感器的動態(tài)測量性能。重點研究采用軟件方法來提高傳感器的動態(tài)性能。構建了細分插補算法模型。其次，設計了實現(xiàn)該模型的硬件電路，該電路以FPGA為核心，主要包括A/D采樣模塊、D/A轉換模塊、放大濾波、顯示和USB通訊模塊等。構建了高分辨率A/D和高速運算系統(tǒng)。然后，設計了實現(xiàn)該模型的軟件，對采集到的時柵感應信號數(shù)據(jù)進行分析和處理，準確快速地實現(xiàn)了時間差的測量，進而實現(xiàn)位移的動態(tài)精確測量。

E+E時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究
建立了實驗系統(tǒng)，對硬件和軟件進行了實驗調試，實驗表明硬件和軟件達到了設計要求，與E+E時柵傳感器傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法相比，簡化了數(shù)據(jù)處理的硬件電路和軟件。目前E+E時柵傳感器將激勵信號頻率從400Hz提高到20KHz，實現(xiàn)了測量分辨率可以達到0.09″。