磁场式时栅位移传感器信号处理新方法
2021-11-10
来源:六九路网
2016年第5O卷No.12 89 磁场式时栅位移传感器信号处理新方法 王斌,汤其富,王阳阳,李志明,董良浩 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程中心;时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室 摘要:为了提高磁场式时栅位移传感器的测量精度,分析了该时栅的测量原理。针对其测量过程中出现的激 励信号源误差、合成行波非线性误差等问题,提出了信号处理的新方法。通过比较两路感应驻波信号的电压幅值, 产生一路相位与时间量及被测位移量相关的方波信号,根据此方波的相位解算出被测位移量。基于该方法建立了 数学模型,并进行了仿真分析。通过实验验证了该方法的可行性与有效性,证明该方法对磁场式时栅位移传感器 输出信号的处理具有广泛的适用性。 关键词:时栅;测量精度;信号处理;位移 中图分类号:TG81;TG711 文献标志码:A New Method of Signal Processing of Magnetic Field Type Time-grating Displacement Sensor Wang Bin,Tang Qifu,Wang Yangyang,Li Zhiming,Dong Lianghao Abstract: In order to improve magnetic field time grating displacement sensor measurement precision,the time grating measurement principle is analyzed.A new signal processing method is proposed for the measurement which appeared in the process of the excitation signal source of error and synthetic nonlinear wave problems.Through the comparison of two induc— tion standing wave signal voltage amplitude,a road,the amount of time and rotor rotational displacement wave signal are produced,following by specific technique to square wave signal processing.The displacement of the rotation of the rotor is calculated.The mathematical model of the scheme is established,and the simulation analysis is carried out.Finally,the ex— periments are made to verify the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.The scheme has a wide range of appli— cability to the related problems. Keywords:time—grating;measurement accuracy;signal processing;displacement 1 引言 测量精度和抑制误差,常用两种方案处理:一是前期 处理,如改进电路、构建新机械结构等 ;二是误差 生产和科学研究中需要大量的高精度位移传感 修正,通过一系列算法,采用软件对测量误差进行补 器,其测量精度主要依赖于两个方面:一是传感单元 偿_4l5 J。相比而言,前者具有较强的稳定性。 (敏感元件和转换元件),决定把位移量转化为电信 磁场式时栅是一种基于“时一空转换原理”的 号的准确度;二是信号处理单元,可有效准确地提取 新型位移传感器,采用“时间栅”代替传统的“空间 信号特征_l J。目前,位移传感器主要的信号处理方 栅”l6j,将位移测量转化为时间测量。据研究资料 法是鉴幅和鉴相,鉴幅处理依赖高性能的AD模块, 可知,磁场式位移传感器存在齿谐波、磁场不均匀等 如旋转变压器采用新型高性能的AD7655 ;鉴相 问题 ’ 。实验表明,此类型时栅精度除了受上述 处理所依赖的时间测量技术已日趋成熟。为了提高 影响外,激励信号源误差对其也有较大影响,且合成 基金项目:重庆市研究生科研创新项目(CYS15218) 行波的相位变化线性度受多方因素影响 ’m J,从而 收稿日期:2016年4月 制约时栅位移传感器精度。为此提出了一种新型信 [6]王煜.基于支持向量机的规则零件机器视觉检测技术研 [10]朱凤芹.基于图像处理的回转体零件形状识别与检测 究[D].上海:东华大学,2012. 系统研究[D].淄博:山东理工大学,2014. [7]贾云得.机器视觉[M].北京:科学出版社,2000. 第一作者:张丽鹏,硕士,江苏大学制造业信息化研究中 [8]夏良正,李久贤.数字图像处理(第2版)[M].南京:东 心,212013江苏省镇江市 南大学出版社,2006. 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