结构参数约束下的磁场补偿式双层时栅角位移传感器研究

杨继森 周 润 张天恒 卢 渝 吴 灼 张 迪 张 静

重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心,重庆,400054

0 引言

近年来,我国制造业正迅速向高质量制造转型升级,高质量制造对位移传感器的测量精度提出了更高要求,研究高精度位移传感器显得愈发重要与紧迫[1-5]。时栅位移传感器作为一种新型位移传感器,以匀速运动的场为参考系,将空间位置测量转化为相对时间测量,提供了一种新型位移传感思路,提高了传感器测量精度。传感器以抗干扰能力强、精度高、抗油污、抗抖动等特点广泛用于数控机床、工业机器人以及军用领域等[6-8]。

场作为时栅位移传感器测量过程中的重要部分,场的匀速性与均匀性直接影响了传感测量精度,在研究进程中一直作为重点研究对象。如今印刷电路板(printed circuit board,PCB)工艺成熟,布线精度高,灵活度强,制造周期短,有助于优化传感器布线结构,增强场的匀速性,提高传感器的测量精度[9-11]。时栅位移传感器也从以前“开槽绕线式”结构转变为由PCB工艺制造的平面线圈阵列结构。文献[12]中提出了反向串联“回”字形阵列结构,对传感器结构上进行了一定的优化,消除了齿槽效应,提高了行波磁场的运动匀速性,减小了测量结果的四次谐波误差;文献[13]在文献[12]的结构基础上采用非线性规划遗传算法对其结构参数进行优化,使得感应信号谐波畸变率减小了90%,测量精度得到了提高;文献[14]通过分析测量模型得到感应信号与……