盘形栅式位移传感器信号获取与处理方法的研究

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1、万方数据CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50090804203Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyResearchonAcquisitionandProcessingoftheSignalfromDisk-ShapedGratingTypeDisplacementSensorPostgraduate:LuoJingSupervisor：Prof.ZhuGeSpecialty:Test&Measurem

2、entTechnologyandInstrumentationResearchDirection:Computer-assistedTestTechnology&InstrumentationTrainingUnit:SchoolofElectronicInformationandAutomationThesisDeadline:April9,2012OralDefenseDate:May29,2012万方数据万方数据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

3、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。本人授权重庆理工大学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

4、密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据万方数据摘要摘要在位移测量中应用最广泛的是栅式位移传感器，主要有光栅、感应同步器等。现代科学与生产技术的飞速发展，对机械位移测量要求更高的精度、效率和可靠性。本文中盘形栅式位移传感器是课题组探索高精度位移测量的一个产物。该传感器采用了MEMS（微机电系统）加工技术，是一种新型位移传感器，理论上其原始信号精度比感应同步器更高。本文的主要工作就是对盘形栅式位移传感器信号获取与处理方法进行研究和设计。本文作了以下几部分工作。1.通过将盘形栅式位移传感器与感应同步器进行对比的方式，介绍了盘形栅式位移传

5、感器测量原理及其特点，理论上论证了盘形栅式位移传感器原始检测信号精度比感应同步器更高。在此基础上，设计对其检测信号采取时间脉冲插补细分的方法。2.对盘形栅式传感器的微弱信号获取方法进行了探讨，并设计了盘形栅式传感器微弱信号提取电路。建立了前置放大的噪声模型，通过从噪声优化、阻抗匹配和增益等角度详细分析了微弱信号提取电路设计方法，以达到最小信噪比的目的。并用NImultisim11.0软件对电路有效性进行了仿真验证。3.介绍了传感器数据处理方法，并设计了传感器位移测量系统。该系统采用FPGA芯片作控制和信号处理核心，使整个测量系统的电路体积更小，开发周

6、期更短。FPGA可编程特性，易于实现系统扩展和升级。FPGA硬件结构能够使处理速度更快，信号受到干扰更小。并针对硬件电路设计了抗干扰措施。4.对引起测量误差的因素进行了分析。对加工误差、安装误差以及电气参数误差等误差源对测量精度造成的影响进行了讨论。并采取一定措施减小这些误差的影响。5.以高精度光栅作为母仪，对盘形栅式位移传感器进行静态精度试验研究，测试得到静态误差为±3.2"以内。精度测试实验研究验证了传感器原理正确性和信号提取和处理方法的可行性。综上所述，本课题对盘形栅式位移传感器采用了时间脉冲对信号进行细分的方法。根据该细分方法，对传感器微弱信

7、号提取方法和数据处理方法进行了研究。设计了位移测量系统，并对引起误差的各种因素进行了理论分析。最后进行实验验证传感器原理的正确性和信号获取与处理方法的可行性。其中时间测量空间的时间脉冲细分方法和微弱信号提取方法的研究对以后该课题研究有重要借鉴意义。关键词：栅式位移传感器，微小信号，噪声模型，测量系统I万方数据重庆理工大学硕士论文II万方数据AbstractAbstractThegratingtypesensoriswidelyappliedindisplacementmeasurement,whichincludesgrating,inductosy

8、n,andmagneticgrid.Withtherapiddevelopmentofscienceandt