納米時(shí)柵誤差分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、納米時(shí)柵傳感器是由我國(guó)自主研發(fā)以“時(shí)間量測(cè)量空間量”的新型納米級(jí)位移測(cè)量?jī)x器，其特點(diǎn)是：大量程，高精度。根據(jù)時(shí)柵測(cè)量原理,傳感器的安裝偏差、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)、基體加工和工作環(huán)境變化等均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。這制約了納米時(shí)柵傳感器精度的進(jìn)一步提高。目前，本人所在團(tuán)隊(duì)在針對(duì)納米時(shí)柵傳感器的基礎(chǔ)研究中也缺乏此問(wèn)題的分析總結(jié)。
　　為研究誤差的產(chǎn)生原因及對(duì)測(cè)量精度的影響規(guī)律，發(fā)展納米時(shí)柵傳感器的理論體系，提高納米時(shí)柵傳感器的測(cè)量精度，優(yōu)化目前納米時(shí)柵傳

2、感器的數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能，提升團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)效率。本文在納米時(shí)柵傳感器的測(cè)量模型基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)學(xué)和物理學(xué)的手段，對(duì)納米時(shí)柵傳感器在工作過(guò)程所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行研究，做了如下工作：
　　1.根據(jù)納米時(shí)柵行波表達(dá)式，建立了由于駐波參數(shù)變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差模型，具體分析了駐波信號(hào)參數(shù)變化中幅值不相等、相位不正交、含有高頻干擾這三種情況的誤差變化情況。2.優(yōu)化了前端原始信號(hào)處理電路和FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路。開(kāi)發(fā)了一套基于 C＃語(yǔ)言，包括將采集的數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，圖像識(shí)別，F(xiàn)FT頻譜分析，自適應(yīng)坐標(biāo)系繪圖等功能的軟件系統(tǒng),以應(yīng)用于納米時(shí)柵誤差分析實(shí)驗(yàn)中。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性的評(píng)估，確定了各種誤差對(duì)測(cè)量精度的影響：若兩路駐波幅值不相等的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)二次諧波誤差。若兩路行波時(shí)間不正交會(huì)產(chǎn)一個(gè)基頻和二次諧波誤差。若引入 n次高頻干擾，會(huì)給測(cè)量誤差帶來(lái)一個(gè)(n+1)次諧波誤差。同時(shí)展開(kāi)精度實(shí)驗(yàn)，對(duì)原始誤差進(jìn)行動(dòng)態(tài)分離修正仿真實(shí)驗(yàn)，在量程200mm范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)精度