摘要：原有的时栅传感器设计中采用了电机绕组产生旋转磁场的方案,但是电机定子绕组分布不均带来了误差。原有的差线栅传感器中采用了齿栅的结构,但实验表明它对齿的加工精度太敏感。本文提出了一种新的行波形成方法,实验表明,按此方法设计的新的传感器,可以解决上述2个问题。

摘要：光场式时栅传感器采用光强调制的方式解决光栅对制造工艺的依赖,但提高了对光源出光特性的要求。通过对测量原理的分析,建立了单光源散射二维误差模型,分析了光源散射对电行波信号幅值和相位的影响,并通过仿真分析得出光源散射对测量的影响主要为一次和二次谐波误差成分,与未优化光源测量的主要谐波误差成分相吻合。提出一种光线空间约束的优化方法,采用切面迭代法设计准直透镜减小光源发散角,仿真结果表明所设计的光源发光半角从±60°降低到±10°。搭建实验平台进行验证,结果表明:在栅距0.2 mm的单周期测量范围内,与未优化光源对比,添加准直透镜的测量误差从±5.6μm减少到±1μm,其中一次、二次谐波误差成分得到明显抑制,100 mm范围内的长周期测量误差为±8μm。实验结果验证了散射角误差模型的正确性和准直透镜抑制效果的可行性。

摘要：针对现有光栅精密刻划加工难度大制约测量精度的问题,设计了一种以交变光场为测量媒介的时空耦合线性位移测量系统。该测量系统利用四路正交的交变光场与四组正交的正弦透光面调制耦合形成电行波信号实现高精度位移测量。在对测量系统测量原理分析的基础上,建立了该系统的理论模型和误差模型,通过仿真详细分析了该系统在时间相位不正交、空间相位不正交以及结构安装不平行时的误差规律。开展实验验证了一次、二次和四次谐波的产生原因,根据误差来源改进了测量装置的结构,优化了相应的参数。实验结果表明:在180mm测量范围内,用栅距0.6mm的测量系统实现了±0.4μm的测量精度。该测量系统规避了现有光栅精密刻划的问题,结构简单、安装方便,为光学位移测量提供了新思路。

摘要：在仪器学科背景下,依托重庆市重点学科资源,以“仪器之光”为育人主题,实现仪器精度理论课程课程思政建设。通过科学线、育人线两条主线总体设计课程思政实现路径。设计“知识-能力-价值”三位一体的培养目标,围绕教学目标,采取“嵌入支撑式”引入路径,挖掘德育融入点、完善教学案例设计、改革教学大纲、教学过程以及学生考核方式等方面入手,实现课程思政的建设。通过课程实践,对引入课程思政的学生进行问卷调查及座谈,学生育人目标基本实现,思政教育取得了较好的引导效果。

摘要：介绍了一种光强正交调制式新型线性位移检测方法。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,将空间位移的变化调制到电行波信号相位差的变化上,用鉴相的方法实现空间位移的测量。为了优化传感参数并提高测量精度,对传感器不同参数条件下光场分布情况与误差特性进行了研究。根据其结构特征,对光场分布引起的测量误差进行分析,并利用Tracepro软件建立三维光场仿真模型,对不同参数条件下光场分布进行分析;再通过实验验证,得到不同参数与误差特性之间的关系;根据仿真和实验结果,对传感器参数进行优化设计。初步实验表明:在108mm测量范围内,传感器精度达到±0.5μm。为此新型传感器优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持。

摘要：针对传统光学位移测量方法对环境要求高和制造精度难以提高等问题,提出了一种以交变光场为测量媒介的新型线性位移检测方法。基于提出的方法,设计了一种光强正交调制型位移传感器。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,通过对行波信号时间先后的测量实现空间位移的测量。为了深入理解传感器的传感机理,推导了传感器的测量模型,分析了与传感机理相关的关键因素对测量误差的影响。根据测量原理和测量模型的理论分析,研制出传感器原理样机,通过实验测试了各种关键因素对测量误差的影响,并进一步优化设计了传感器结构与参数。实验显示,优化后的传感器在108mm测量范围内的测量精度达到±0.5μm,是一种新的无需精细刻划的位移检测方案。

摘要：在分析增量式时栅位移传感器原理及其信号生成方法的基础上,介绍了一种在数字信号处理电路中的数据流乒乓操作方法,并提出了一种基于该方法的增量式时栅信号处理电路方案。信号处理电路采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)芯片设计。预处理电路将测头信号进行模数转换后,经过防丢步增步电路和防重复计数电路模块处理,保证了测量信号的可靠性;再经过乒乓操作电路模块,采用2路增量信号处理模块进行运算,保证了测量信号的流水线操作;最后通过接口电路输出测量结果。对信号处理电路进行了仿真实验,结果证明,该方法可满足增量式时栅传感器测量信号流的实时处理,实现增量式时栅原理对位移的测量。

摘要：从测量原理、系统结构、设计方案和实验结果4个方面介绍了一种基于LabVIEW与SOPC的USB传动误差数据采集系统设计。针对传统方法开发USB驱动程序难度较大的特点,在LabVIEW环境下开发了USB接口驱动程序,并通过LabVIEW编程实现了PC机与FPGA之间的数据通信。数据可以传输到LabVIEW中进行显示、处理与存储。经过测试,该系统可靠稳定,实现了良好的运行效果。

摘要：根据X射线衍射仪中测角仪的原理,设计出一种基于时栅技术的双回转工作台。该转台的两轴分别由两台步进电机驱动,通过控制两台步进电机的转速,使双轴以不同的角速度比进行联动,其中包括衍射仪所需的θ-2θ联动,这不仅能够满足衍射仪中测角仪的基本功能,其结构采用的同心同轴结构设计还能实现双转台各自独立回转的功能。

摘要：为了提高感应同步器信号处理系统的可靠性和节省FPGA资源,采用单芯片SOC系统设计,把正/余弦信号电源、A/D控制电路、数据处理集成在一块FPGA内,并通过点对称和轴对称技术优化正/余弦信号电路。研究了一种新型的采样电路和信号处理方法,在激磁信号0°相位时开始采集感应信号,利用FFT计算出感应信号的初相位,即可检测感应同步器的位置。实验证明,设计的电路和信号处理方法正确,只需0~90°的正弦表,分别生成了0~360°的正弦信号和余弦信号,节省了FPGA的资源,只需采集一路感应信号即可实现同步采集激励信号和感应信号的效果。