精密电场式时栅传感器参数设计和优化

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1、CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50100804214Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyParameterDesignandOptimizationofthePrecisionElectricFieldTypeTimeGratingSensorPostgraduate：PengKaiSupervisor：Prof.LiuXiaokangSpecialty：Test&MeasurementTechnology

2、andInstrumentationResearchResearchDirection:ModernSensorTechnologyTrainingUnit：SchoolofElectronicInformationandAutomationThesisDeadline：April8,2013OralDefenseDate：May30,2013重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要

3、贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆工学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要电场式时栅传感器是一种采用全新的信号

4、耦合原理和加工工艺的时栅传感器，比起传统的电磁式时栅，因其采用电场耦合获取信号，信号强度更高，抗干扰能力更强；采用微机械加工工艺，制造工艺简单且精度更高；采用差动电容平板结构，结构简单功耗低。以上优势使电场式时栅传感器有望达到更高的测量精度，加快时栅产品化的进程。研究电场式时栅是一项开创性工作，无任何现成的技术或资料可借鉴，因此需通过理论与实践相结合的形式，逐步形成一套电场式时栅传感器的设计理论。本文围绕着电场式时栅传感器的设计参数和优化方法，进行了以下工作：1.介绍了电场式时栅传感器的结构形式和工作原理，分别从电路层面和物理层面对其测量模型进行了分析；建立

5、了一套基于传感器信号耦合方式的数学模型，并以此基础，对其产生的误差进行了数学分析。2.依靠ANSYS软件建立电场仿真模型，对传感器电场分布规律进行了仿真；依靠仿真结果，确定了包括极片形状、大小，动定尺间距、极片缝隙宽度等各项参数。3.重点进行了大量的单对极精度实验和相关误差验证实验，找出了其一次误差、二次误差和四次误差产生的原因并提出了解决方案；通过实验结果不断改进传感器的结构和实验方法，最终实验精度达到了±0.5μm。关键词：时栅；精密测量；电场；仿真I重庆理工大学硕士学位论文IIAbstractAbstractComparedtothetradition

6、alelectromagnetictimegrating,theelectricfieldtypetimegratingsensorusesanewsignalcouplingprincipleandmanufacturingprocess,becauseofusingofelectricfieldcouplingacquirethesignal,thesignalstrengthishigherandanti-interferenceabilityisstronger.Themanufacturingprocessissimpleandaccuratewh

7、enmicro-machiningprocessisadopted.Thesensorusesdifferentialcapacitivetabletstructureresultinginasimplestructureandlowpowerconsumption.Alloftheadvantagesmaketheelectricfieldtypetimegratingsensorexpectedtoachievehighermeasurementaccuracyandpromotetheproductprocess.Electricfieldtypeti

8、megratingsensorresearchwit