基于磁敏元件的寄生式時柵位移傳感器研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、時柵位移傳感器屬于高精度位移傳感器,其通過對時間的測量完成空間測量進(jìn)而測得位移量。寄生式時柵屬于時柵位移傳感器,其是為解決大、中、空、油污、噪聲、震動等極端環(huán)境和特殊工況下的位移測量問題,但傳統(tǒng)的寄生時柵位移傳感器依靠人工繞線方式作為傳感元件,它的傳輸效率相對較低、一致性較差、易被人為的因素干擾,并對寄生式時柵位移傳感器的測量精度產(chǎn)生影響。
  磁敏元件作為一種電磁感應(yīng)元件能跟隨磁場的變化作為電信號輸出,并且已經(jīng)應(yīng)用于一些測量領(lǐng)域

2、,例如:磁讀數(shù)頭、地磁場檢測等。且磁敏元件相對于繞制線圈具有小體積、靈敏度較高、抗干擾能力較強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點?;谝陨显?,研究磁敏元件作為傳感元件的寄生式時柵位移傳感器。其主要研究工作如下:
  (1)分析磁敏元件的輸入輸出特性,結(jié)合時柵位移傳感器的測量原理,理論推導(dǎo)出建立在磁敏元件基礎(chǔ)上的寄生式時柵的測量原理。并通過對霍爾元件、AMR元件、GMR元件及其TMR元件的輸入與輸出的特性進(jìn)行研究比較,對每一種磁敏元件做出實驗驗證。從

3、理論和實驗得出基于TMR元件的TMR芯片能夠滿足寄生式時柵的測量。
 ?。?)影響磁敏元件輸出的因素主要有磁鋼(大小、形狀、材料)、磁鋼與磁敏元件的間隙、磁敏元件與被測對象的氣隙,通過電磁場仿真軟件(ANSOFT Maxwell)分別對其相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行仿真分析。根據(jù)仿真分析的結(jié)果,確定傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)電磁場仿真及寄生式時柵測量原理設(shè)計兩相空間正交的TMR芯片圓弧工裝并確定安裝芯片位置,完成傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
 ?。?)

4、根據(jù)寄生式時柵的測量原理與應(yīng)用要求,采用集成度高、功能強(qiáng)大的STM32F407作為其控制芯片,并進(jìn)行相應(yīng)的硬件電路與程序軟件設(shè)計。
 ?。?)根據(jù)測量原理搭建實驗平臺,采用更高精度的海德漢光柵對其進(jìn)行精度檢定實驗,可知原始誤差峰峰值為140″。從誤差分析可知其主要由機(jī)械和電氣誤差組成,采用誤差修正技術(shù)對其進(jìn)行修正,誤差峰峰值達(dá)到8″。
  綜上所述,本文通過分析繞制線圈作為傳感元件的優(yōu)缺點,提出了基于磁敏元件代替繞制線圈的測

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