双向电感微位移传感技术研究

发布时间：2022-12-09 06:47

　　高精度电感位移传感器凭借其测量精度高、结构简单、线性度好等优势被广泛应用于精密零件尺寸与形位测量中。在以压缩机涡旋盘为代表的复杂沟槽、内腔等结构的精密测量中对电感位移传感器提出了双向测量与纳米分辨力要求。传统的旁向电感位移传感器测头测量精度已经可以达到纳米量级,但是大多数只能实现单向测量;在信号处理方面,开关式相敏检波方案中存在较大的高频噪声,数字相敏检波对控制时序要求严格,容易产生漂移;此外,环境温度变化使传感器测头产生温度漂移,是制约电感位移传感器精度提高的关键因素之一。本论文面向以涡旋盘为代表的复杂沟槽、内腔等结构的尺寸及形位精密测量的需求,提出了一种能兼顾纳米分辨力和一维双向测量的电感微位移传感器测头结构,设计并研制了高精度信号处理电路,设计了基于测头恒温控制的漂移抑制系统设计。论文主要工作如下:首先,提出了一种能兼顾双向测量与纳米分辨力的双向电感位移传感器测头结构。采用双片簧交叉柔性铰链作为传感器测头的弹性支撑元件,分析了铰链轴漂、迟滞等引起的测量误差。针对测头机械零件的加工误差、安装定位误差引起测量非线性问题,分析了加工误差和安装误差的非线性误差模型。针对环境温度波动对测头... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 高精度电感位移传感技术研究现状
        1.2.2 高精度电感位移传感器产品现状
        1.2.3 电感位移传感信号处理技术研究现状
    1.3 本领域存在的关键技术问题
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 双向电感微位移测头结构设计
    2.1 引言
    2.2 双向电感位移传感器测头结构设计
    2.3 双向电感位移传感器测头结构误差分析
        2.3.1 机械加工及安装误差分析
        2.3.2 机械结构运动引起的非线性误差分析
        2.3.3 机械结构形变误差分析
    2.4 本章小结
第3章 高精度电感传感信号处理技术研究
    3.1 引言
    3.2 高精度电感传感信号处理总体方案设计
    3.3 调制解调电路设计
        3.3.1 载波发生单元电路设计
        3.3.2 调幅调制单元电路设计
        3.3.3 相敏检波单元电路设计
    3.4 调制解调电路噪声模型及优化设计
        3.4.1 调制解调电路噪声模型分析
        3.4.2 调制解调电路参数优化设计
    3.5 传感器非线性补偿设计
    3.6 本章小结
第4章 基于测头恒温控制的传感器漂移抑制技术研究
    4.1 引言
    4.2 测头恒温控制结构设计
    4.3 测头恒温控制电路设计
        4.3.1 温度测量模块设计
        4.3.2 温度控制模块设计
        4.3.3 电磁屏蔽设计
    4.4 温度控制算法设计
        4.4.1 温度控制单元模型辨识
        4.4.2 PID控制器设计
    4.5 测头恒温控制效果测试
    4.6 本章小结
第5章 实验
    5.1 引言
    5.2 实验平台搭建
    5.3电感位移传感器性能测试实验
        5.3.1分辨力实验
        5.3.2稳定性实验
        5.3.3非线性实验
        5.3.4重复性实验
        5.3.5回程差实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3715046