光机电（磁）新原理位移传感器的的研究

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1、摘要位移是工业生产中需要经常检测的一个基本物理量，寻求简单实用、操作方便、适应范围广、经济性好的位移传感器对促进工_k生产发展具有重要现实意义。本论文着重研究基于偏振光检测原理、具有超大量程(量程lO～30m，精度卜一3％o)的直线位移测量新方法：研究偏振光位移传感器的两种实现方案，结合方案比较，提山本沦文的总结展望。相应的论文分为三个部分：绪论介绍了大位移检测技术的发展、研究现状，以及需要解决的问题。第一部分(第2章)，从偏振光学原理入手，针对光的偏振现象及线偏振光的马吕斯定理，研究应用偏振光的新原理位移测量方法，从理论上分析了马吕斯定理和法拉第旋光效应现象，奠定了偏振光位

2、移传感器的理论基础。第二部分(第3章、第4章)：研究偏振光大位移传感器的两种实现方案：即位移一电流比较仪方案和伺服比较式位移传感器方案。第3章研究位移一电流比较仪，它是利用同光源双光路差动比较原理，提出光机电(磁)位移一电流比较检测方法，建立被测位移与线圈电流的线性关系，从而通过线圈电流值获取被测位移信息，进而设计实验室样机，研究样机的小型化、集成化工作。第4章研究伺服比较式位移传感器，同样利用双光路差动比较解决光源光强漂移。采用伺服电机跟踪输入位移，研究系统的关键传感部分的设计，设计实验室样机。从原理、系统设计、实验系统及调试入手，对伺服比较检测方案进行了综合评价，获得了有

3、较高的可靠性，符合初步产业化要求的大量程位移传感器样品，通过了浙江省机械Iqk仪表电器产品质量监督检测站的企业产品性能检测。第三部分(第5章、第6章)：研究上述两个传感器的二次仪表软硬件设计，首先介绍关键光学元器件，然后针对两个偏振光位移传感器只能解决角位移测量问题，设计传感器的直线位移一角位移转换部分，从而实现对被测直线大位移的测量：接着介绍二次仪表硬件r乜路的结构、功能，在此基础上，分析传感器的软件框架。第6章研究实验平台搭建及对两个实验室样机系统的实验数据分析比较，进行误差分析。最后(第七章)，对全文进行总结和展望，提出绝对位置检测系统设想，提出主要研究成果和将米需要努

4、力的方向。关键嗣：位移传感器大量程比较仪DSP伺服比较偏振光检测ABSTRACTDisplacementsensorsareverycommonusedinvarioustechnologyfields．Somuchattentionisbeingpaidtoresearchanddevelopmentofnewdisplacementsensors．Inthispaper，twonewdisplacementsensorsystembasedonpolarizedlightdetectingmethodandFaradaymagneto—opticaleffectandth

5、eirrespectcharacteristicsarefirstpresented．Correspondingly,thisthesisisdividedintothreeparts：Atfirst，theresearchbackgroundoflong—rangedisplacementsensorisbeingcomprehensiVelyreviewed．Firstpart(Chapter2、：Studyontheoryofpolarizedlightdetectingmethod．BasedonphenomenaofpolarizedlightandFaradaym

6、agneto—opticaleffect，detectingtheoryisstudied．Opticaldevicesand／orpartsarealsobeingintroduced．Secondpart，includingChapter3andChapter4，firstbringforwardanoveldisplacementsensor··polarizeddisplacement·-currentcomparator,byusingmagneto—opticalrotationphenomenon．Thendiscussesthecomparator’Sstru

7、cture．Thesensorconsistsoffourparts，includingoptical，mechanical，electrical，magneticstructures．Thetheoreticanalysesandexperimentdatagiveninthepaperindicatethattheelectricaloutputisentirelyproportionaltotherectilineardisplacementmeasured．Chapter4isconcerned