杨继森,李路建,邵争光,李 明,牟智铭

(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)

时栅传感器是一种基于时空转换思想的新型高精度位移传感器,具有结构简单、测量精度高、环境适应性强等优点[1]。经过长时间应用,传感器制作材料及其驱动电路、信号处理电路等会逐渐老化,这些因素将会引入误差源,导致传感器测量精度降低[2-5]。目前,提高时栅测量精度、减小测量误差所采取的措施有两类:①改进传感器结构、设计高精度激励信号等;②构建误差补偿模型,采用误差修正法等[6-13]。文献[6-7]提出一种平面线圈阵列传感器结构,解决齿槽结构影响行波磁场均匀性的问题。结构优化后的传感器在240 mm量程内的测量精度提高到±1 μm。文献[8]采用电磁仿真分析法,从误差角度对传感器的齿宽、齿槽等结构进行优化设计。经优化,在整周范围内传感器测量精度可达到±2″。文献[9]设计了一种采用闭环控制结构的高精度激励信号源,其输出正弦信号幅值精度为0.01%,相位精度为0.1%,将纳米时栅原始精度从1.4 μm提高至0.9 μm。文献[10]提出一种基于DDS原理结合程控放大电路的高精度激励信号模块。采用该激励信号可基本消除系统误差,将传感器短周期测量误差从±65″减小到±16″。文献[11-13]则是通过分析时栅传感器各类误差的来源、特性,构建转台误差模型、贝叶斯误差模型、直驱式误差模型等,实现误差修正,减小测量误差。以上技术方案主要是从测量源头和测量后续两个角度研究提高时栅传感器测量精度的方法,而针对时栅传感器的测量过程,保证时栅传感器测量精度的研究则相对较少。……