平面二维时栅位移传感器的理论模型与误差分析

• 作者: 刘小康 李佳豪 彭凯 王合文 蒲红吉
• 来源期刊: 仪器仪表学报
• 关键词: 平面二维位移测量 位移传感器 时栅 信号解耦 误差特性
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 传感器技术|Sonser Technology
• 页码范围: 111-121
• 页数: 11页
• 分类号: TH711
• 语种: 中文
• DOI: 10.19650/j.cnki.cjsi.J2007083

摘要

本文提出了一种平面二维位移测量方法,并研制出了一种新型的平面二维时栅位移传感器.首先,建立了平面二维时栅测量模型,采用一种离散化的电极编码阵列,实现了二维平面上的编码;其次,提出了一种测量信号解耦方法,通过对4块正交排列的动尺电极上的感应信号进行线性运算,实现了对输出行波信号的解耦;建立了三维电场仿真模型并进行仿真分析,仿真结果验证了离散化电极编码的可行性和解耦运算方法的有效性;此外,通过仿真得到了平面二维时栅位移传感器的误差特性,其主要以4次误差为主,并且随着间隙的增大而衰减;最后,采用PCB工艺制造了传感器样机进行实验.实验表明:在300 mm×300 mm范围内,二维时栅传感器在X方向大量程误差为±8 μm,Y方向大量程误差为±8.4 μm,实现了可靠的二维位移测量.