快速反射镜位移传感器高精度采集电路设计与实现

对位移传感器高精度及低延时的数据采集是实现快速反射镜高精度和高带宽的关键。详细分析了复合轴中快速反射镜位移传感器采集电路的需求,并依此进行了硬件电路和软件设计。经过测试,采集电路有效分辨率可达17bit,数据频率为5kHz,信号采集延时200μs,能够实现对快速反射镜位移传感器信号的高速高精度采集,可有效提升控制带宽和控制精度。

基于轴向电涡流效应的高精度长位移传感器

为了实现大行程精密光学调焦组件的高精度实时检测,研究基于轴向电涡流效应的高精度长位移传感器。建立了长位移电涡流探头仿真模型进行线性度测试,搭建电涡流传感器测试系统进行精度实验,并将长位移电涡流传感器接入精密光学调焦组件。实验结果表明:在可测量位移达到24 mm的同时,线性度优于1%,分辨率优于0.5μm,精度优于1μm,高精度长位移电涡流传感器符合精密光学调焦组件的需求。

高精度双余度线性差动变压式位移传感器设计研究

差动变压器式位移传感器(LVDT)是用于测量位移变化的传感器。被测设备带动铁芯产生位置变化,改变初次级线圈之间的耦合,把被测位移转换为传感器的互感变化,并通过采集组件将位移信号转变为电信号输出。以其工作稳定可靠、线性度好、结构简单、灵敏度高、能够适应长时间的工作、可适应复杂环境考核等优点被广泛应用工业控制领域。本文首先建立传感器的三维模型,并将模型导入到Ansoft公司提供的电磁仿真软件中,建立边界条件并施加正弦激励,划分网格后分析次级线圈V_(a)和V_(b)的输出值、传感器的磁场、磁力线的分布。实际产品测试与仿真结果对比满足设计要求。

高精度电容式角位移传感器测量方法

随着电容式传感器的广泛普及,已经在角度、角速度、压力、液位以及位置的测量中实现了很好的应用,文章以此为基础,对高精度电容式角位移传感器的测量方法进行了详细分析,希望对有关人员起到一定的帮助。

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法。随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用。对激光三角位移测量系统进行概述和讨论。根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式。分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较。最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势。

高线性非接触式电容位移传感器

设计一种新型电容式微位移传感器,给出了检测电路。原理为20 kHz的正弦信号加在传感器上,传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比。电路包括正弦信号发生电路、精密全波整流电路、滤波电路和信号放大电路。实验证明:该传感器线性度小于3%,分辨率优于0.01μm.

基于高精度位移传感器的机床主轴热变形实时测量

文章研究了高精度位移传感器在数控机床主轴热变形测量中的应用。考虑到数控机床主轴热变形在热误差研究中的重要性,文中利用基恩士公司生产的高精度CCD激光位移传感器和涡电流位移传感器,对数控机床主轴的热变形进行了实时测量。实验结果表明,所测立式铣床主轴热变形沿Y轴方向最大,在主轴转速5000 r/m in的条件下,约为41μm。

新型磁驱动增大检测电容的高精度MEMS惯性传感器研究

增大传感器振子的质量和静态测试电容可以减小电容式MEMS惯性传感系统的噪声,而深度粒子反应刻蚀工艺由于复杂的工艺原因,当深宽比较大时,不能刻蚀出大质量和大初始电容的传感器.据此,本文研究了一种磁驱动增大检测电容的MEMS惯性传感器,通过电磁驱动器,传感器的静态测试电容可以大幅增加,在梳齿电容上刻蚀阻尼槽后,其机械噪声达到0.61μg每根号赫兹,仿真其共振频率为598Hz,静态位移灵敏度为0.7μm每重力加速度,基于硅-玻璃键合工艺,制作了栅形条电容式惯性传感器,并用电磁驱动的方式测试其品质因子达到715,从而验证了制作工艺的可行性和电磁驱动器改变传感器初始静态测试电容的可行性.

小型化高精度绝对式时栅角位移传感器

针对机器人关节臂、关节臂式测量机等设备中所用绝对式角位移传感器面临的高精度和小体积之间的矛盾，研制了一种基于电场式时栅传感技术的绝对式、高精度、小型化角位移传感器。采用内圈单对极粗测结合外圈多对极精测的方式，实现绝对定位功能；采用单排差动传感结构能有效抑制共模干扰的优点，保证测量精度；采用传感电极和电路元件的集成化设计，实现了小型化。使用PCB工艺制作了外径为φ=45mm的传感器样机，通过实验分析表明，内外两圈之间的交叉串扰导致了对极内的一次谐波误差。在此基础上提出增大两圈间隙和布置中间屏蔽地的优化方案，使最终测量精度达到了±5．5″。该传感器在具备低功耗、低成本、小体积等特点的同时，拥有巨大的产品化潜力。

高精度弓型光纤光栅微位移传感器

为了测量控机床结构件、微加工工作台的微小变形量,设计了一种高精度弓型光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。将光纤布拉格光栅的栅区部分粘贴在弓型上下壁处,当弓形件发生变形时,可测出上下壁的应变值,从而测得位移值并进行温度解耦。实验结果表明,在量程为1mm时,传感器的灵敏度为2.02pm/μm,线性相关系数为0.998 3,实验的迟滞误差为4.08%,重复性误差为4.08%。在温度补偿实验中可以看出,当温度上升1℃,波长漂移量不到1pm。类似于弓型结构衍生出一种半弓型结构的位移传感器。两类传感器相比,弓型传感器的温度灵敏度比半弓型传感器小0.001 5pm/μm,温度补偿效果更好;但半弓型传感器的线性度为0.4%,线性度比弓型传感器好。两种传感器均满足测量值稳定可靠、精度高、抗电磁干扰能力强,温度不敏感等要求。

高精度位移传感器测量

利用高精度的F-P激光干涉仪,研制了一套用于高精度位移传感器的校准装置,可以校准示值误差为十几个纳米到几十个纳米的高精度位移传感器.测量原理是利用F-P激光干涉仪的灵敏度高、测量精度高等特点,将干涉仪和被测传感器同时测量放置在精密位移工作台上,通过比较激光干涉仪移动镜的位移量和被测传感器的位移量间的差异,得出被测传感器的线性,整个测量过程完全由计算机控制.该系统测量范围为0～25mm,测量不确定度为6 nm+l/2 nm(k=1).

一种用于高精度电容传感器电路的三级运算放大器

为提高电容式传感器专用集成电路(ASIC)的检测精度,设计了一种三级运算放大器电路。该放大器电路为全差分实现形式,采用三级共源放大器级联结构,使用密勒补偿并调整零点抵消高频极点,以保证放大器的稳定性。该放大器电路基于0.18μm标准CMOS工艺设计实现,工作电压为1.8 V,工作电流为80μA。电路仿真结果显示:三级运算放大器的直流增益为118 dB,单位增益频率为73 MHz,噪声水平为0.21μV/√Hz。芯片测试结果表明,采用该放大器的电容传感器电路前端的非线性优于6×10^(-5)。该放大器功耗低、面积小、可靠性好,在工程上实现了较优的综合性能。

基于PSD的高精度激光位移传感器设计与分析

介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形。并设计一种含有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力。最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并讨论了消除的方法。

高精度电容式位移传感器关键技术分析

电容式传感器在实际应用中具有输出阻抗低、损耗功能小、动态性能好、静电引力小以及灵敏度高等优点,可以更好的适用于更多特殊环境,如高温、强振、辐射等,现在已经被广泛的应用到压力、角度、振动、位移等多方面测量工作中,且具有良好的应用效果.但是就实际应用效果来看,也会因为外界因素的影响而出现测量结果失准情况,需要对其关键技术进行分析,采取措施来提高电容式传感器检测范围与监测准确度.本文以高精度电容式位移传感器为对象,对其关键技术进行了简单分析.

高精度电容式过载传感器

基于电容原理的过载传感器具有体积小、灵敏度高，重复性好、稳定性好的特点，利用软件、硬件补偿技术可以进一步提高此类传感器线性误差和温度性能指标，以使电容式传感器的线性度及温度性能达到很高的指标，进一步满足过载传感器高精度应用场合的需求。

高精度绝对式差极角位移传感器

针对传统的大尺寸栅式角位移传感器在实现绝对定位的同时难以兼顾高精度测量的问题,在前期研究基础上设计了基于交变电场的大尺寸绝对式角位移传感器。传感器利用单列式传感结构实现高精度测量,设计内、外圈两圈结构在整周内刚好相差一对极以实现绝对定位。研制的传感器样机内径为100 mm、外径为154 mm,经实验测试并分析,其对极内呈现的二次谐波误差是由传感器不圆度所导致,四次谐波误差是因传感器结构缝宽比设计不合理而形成。为此,通过加长定尺极片、缩短动尺极片以削弱二次谐波误差,并设计缝宽比为1∶1以减小四次误差。优化后的传感器整周测量精度达到5″,对极内测量精度达到±1.5″。

具有温度补偿的高精度FBG微位移传感器的设计、制作及性能研究

为克服现有光纤布拉格光栅传感器设计结构复杂、温补误差大等缺陷,设计并制作了一种基于弹簧与滑块相结合的结构简单且高精度光纤布拉格光栅位移传感器,在一根光纤上获得温度补偿的同时,实现了高精度微位移测量,极大的减小了空间占用。实验结果表明:该传感器具有优良的微位移测量能力,灵敏度为145.08 pm/mm,精度为1.43%,量程为10 mm;静态综合相对误差为2.88%,整体的线性度、重复性和迟滞性误差较小。比较铝合金衬底、石英衬底和无衬底的温补效果,发现石英衬底的传感器温度补偿效果更佳,其延迟时间从6.8 min下降到4.3 min,最大温度补偿误差从44 pm减少至40 pm。最终采用石英玻璃作为衬底制成的传感器温度灵敏度为6.34 pm/℃,温补误差为0.26%。本文研制的传感器有望用于机械装备和土木工程等高精度结构位移的在线监测。

CIMT2017展览会高精度绝对式位移传感器评述

本届展会上位移传感器参展外企有德国的HEIDENHAIN（海德汉）,西班牙的FAGOR（发格）,日本的Magnescale Co.Ltd（磁栅尺有限公司）、MITUTOYO（三丰）,英国的RENISHAW（雷尼绍）,奥地利的RSF,立陶宛PRECIZIKA（普斯克）等。

高精度位移传感器动态溯源系统的软件设计

介绍了高精度位移传感器动态溯源系统的组成及原理,详细地阐述了高精度位移传感器动态溯源系统的软件设计,提出了该软件设计的总体结构和实现方案。试验证明,该软件能够满足高精度位移传感器溯源系统的要求,人机界面友好,可操作性强。

基于CAN总线的高精度图像位移传感器的设计

介绍了一种非接触测量物体位移的传感器;并对其中图像变换、A/D转换、后期数据处理和现场总线技术这几项关键步骤进行了阐述;经验证,该本方案具有稳定、可靠、精度高以及性价比高的特点。