时栅位移传感器原理与发展历程

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1、第24卷第10期重庆理工大学学报(自然科学)2010年10月Vo1．24NO．10JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)0ct．2010时栅位移传感器原理与发展历程彭东林，刘小康，张兴红，陈锡侯，朱革，杨继森，王先全，高忠华，郑方燕(重庆理工大学a．电子信息与自动化学院；b．机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆400054)摘要：回顾了时栅传感器从原理创新思想、全新技术、高品质产品到新兴产业十多年的发展历程。介绍了时栅传感器的基本原理、应用情况以及迄今所取得的社会评价等。关键词：时栅；传感器；时间；空间；测量

2、中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1674—8425(2010)10—0040—06ThePrincipleandDevelopmentProcessofTimeGratingSensorPENGDong—lin，，LIUXiao—kang，ZHANGXing—hong，CHENXi—hou，ZHUGe，YANGJi—sen，WANGXian—quan，GAOZhong—hua，ZHENGFang—yan(a．DepartmentofElectronicEngineering；b．EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTech

3、nologyandEquipment，MinistryofEducation，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China)Abstract：Thecreativeideasofthetheory，brandnewtechnology，highqualityproductsandtheoverten—yearindustrydevelopmentprocessoftimegratingsensorarereviewed．Itsfundamentalprinciple，applicationsandsocialappraisal

4、sobtaineduptonowareintroduced．Keywords：timegrating；sensor；time；space；detection性变化而形成沿空间均匀分布的“栅线”，从而可1研究历程以通过对栅线的计数而得到位移量。光栅是目前应用最广泛的栅式传感器，精度高、技术成熟，但精密位移测量在人类生产与科学活动中大量存在价格、可靠性、抗干扰力等方面的问题，导致存在。为了兼顾分辨力和量程，许多传感器采用我国机械行业中大量依赖昂贵的进口光栅。全国了栅式结构，如光栅、磁栅、容栅、球栅、齿栅、电栅各地计量部门用于角度检定的手段仍停留在20等，利用其运动过程中某些物理量有规律的周期

5、世纪50年代的多面棱体和多齿分度盘，不能实现收稿日期：2010—09—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975304)作者简介：彭东林(1952一)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事机电一体化、精密测量技术与仪器等方面的研究。彭东林，等：时栅位移传感器原理与发展历程41信息化；我军武器装备上仍然大量使用50多年前究工作重心转向时栅的研制与开发。的旋转变压器、自整角机技术，精度低、信息化程通过前期大量使用光栅传感器，认识到传统度低⋯⋯。事实上，白光栅问世半个多世纪以来，传感器的一些弊端。问题的症结在于：现有的各人类对高精度位移传感器再无重大的根本性突种栅式位移传感器，都是依赖

6、基于超精密机械加破。各种栅式传感器都是基于超精密的机械刻划工的高精度空间刻划技术。光栅所代表的刻划技技术，只是变换不同的物理量：用光原理就是光术原理早已为世人掌握，大家比拼的就是看谁刻栅，磁原理就是磁栅，电容原理就是容栅，磨成直得更细更精，但这已经逼近了极限。1996年在彭径一致的钢球排列就是球栅⋯⋯，始终没有脱离东林向国家自然科学基金委员会提出的第2项申“空间均匀刻划”这个范畴。而超精密机械加工引请“圆分度静态精密测量新方法及微型装置”时，起的高昂费用和基础设施问题，成为制约我国本首次提出“以时间差测位置差”的时空转换思想，领域技术进步的瓶颈。试图以低价格、高精度的时钟脉冲序列完全替代

7、本研究采用“时空转换”的思维方式，用时间空问等分序列实现精密位移测量。这套方案据说量去完成空间位移测量。简喻之，机械式时在评审中产生了争议。最后基金委出于保护创新钟是在钟面上沿圆周均匀刻度，再借助匀速运动的基本原则，而以“非共识项目”形式立项。经过的指针，把时间差表征为空间位置差供人观测。3年努力，1999年做出了第1台机械旋转式新型本发明则反过来，借助一个匀速运动载体，把空间测角装置的原理性模型样机，尽管因精度差、笨位置差(位移)