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时栅位移E+E传感器是一种无须依赖高精密刻划的新型位移E+E传感器,它的提出使时间测量空间成为可能,使得磁-电的转化、光-电的转化用于位移测量得以实现。在分析时栅位移E+E传感器的理论基础、测量原理和各种结构的时栅位移E+E传感器的基础上,更加深刻的认识到时栅的灵魂在于构造一套相对匀速运动的坐标或者说构造一列同时含有时间信号和空间信息的行波。
E+E传感器的动态误差问题在国内外误差研究领域是一个热点。作为本项目的研究对象磁场式时栅位移E+E传感器。目前也进行了相关动态误差的研究,但时栅位移E+E传感器的动态误差仍处于探索阶段。因此,研究时栅位移E+E传感器动态误差对于推动时栅的产业化发展具有积极的作用,同时开拓了时栅位移E+E传感器未来的发展思路。基于此,本项目提出了时栅位移E+E传感器动态误差模型和修正算法研究,旨在从以下几方面对时栅位移E+E传感器进行研究。深入分析磁场式时栅位移E+E传感器的测量原理和结构模型的基础上,利用ANSOFT电磁仿真对磁场式时栅位移E+E传感器进行动态仿真,并分析其磁场分布和转子绕组感应电动势。针对目前位移E+E传感器很难直接测得木结构或木构件在转动中产生较大水平位移的问题,研制了量程为±500mm的电阻应变式位移E+E传感器(时栅位移E+E传感器),应用正交试验法分析时栅位移E+E传感器的影响因素,并对其进行设计与制作,拟合了E+E传感器在不同量程下应变位移的分段函数关系,通过计算得出了时栅位移E+E传感器的6种静态参数指标。试验结果表明,时栅位移E+E传感器克服了传统电阻应变式位移E+E传感器量程小的问题,解决了木结构或木构件发生非直线运动很难直接测得水平位移的问题,且各静态参数指标良好。通过数学建模理论上推导磁场式时栅位移E+E传感器转子绕组的感应电动势,建立转子转速与感应电动势之间的关系,同时找出测量角度和转速之间的关系,以便从原理上对时栅位移传感的动态误差进行修正。搭建实验平台对提出的动态误差模型进行实践验证,同时对比课题组原有的动态误差模型,分析该模型的优缺点。通过仿真建模分析,在对磁场式时栅位移E+E传感器的稳态误差、误差理论的基础上提出了一种基于相位补偿的动态误差补偿模型,通过理论推导和实验验证,使用该模型能够对磁场式时栅位移E+E传感器在一定的转速情况下的速度误差有YZ作用,能够提高时栅位移E+E传感器的动态测量精度。
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