本文關(guān)鍵詞：納米時(shí)柵位移傳感器的信號(hào)處理技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 納米測(cè)量 時(shí)柵 信號(hào)處理 系統(tǒng)建模 誤差分析

【摘要】：精密位移測(cè)量技術(shù)是高檔數(shù)控機(jī)床和裝備制造的基礎(chǔ),直接關(guān)系到相關(guān)國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)的順利進(jìn)行和國(guó)家重大工程的向前推進(jìn),其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。近十年來(lái),精密位移測(cè)量技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,已全面進(jìn)入納米時(shí)代。國(guó)內(nèi)外有關(guān)大量程納米位移傳感器研究的重點(diǎn)是光柵測(cè)量方法,但是精密光刻和高倍穩(wěn)定的細(xì)分是納米光柵測(cè)量的兩大技術(shù)難點(diǎn),難以突破。基于此,在前期時(shí)柵研究的基礎(chǔ)上,提出一種基于交變電場(chǎng)的納米時(shí)柵位移傳感器。在納米時(shí)柵研究過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)特征與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不足,制約了測(cè)量精度的提高,主要表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)參考系勻速性、信號(hào)耦合通道和信噪比三方面。針對(duì)上述三方面的問(wèn)題,本文立足于信號(hào)與系統(tǒng)的整體性,通過(guò)尋找誤差源頭并從根源上減小誤差,開(kāi)展了納米時(shí)柵信號(hào)處理技術(shù)研究,主要的研究?jī)?nèi)容如下:首先,在深入研究納米時(shí)柵的基本結(jié)構(gòu)和傳感原理的基礎(chǔ)上,對(duì)信號(hào)傳輸回路進(jìn)行了系統(tǒng)分析,根據(jù)分析結(jié)果建立了信號(hào)傳輸模型,重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)電路模型進(jìn)行研究,找到了具體誤差來(lái)源是分布參數(shù)大、器件參數(shù)一致性差和信號(hào)傳輸效率低;然后,針對(duì)誤差來(lái)源,提出了跟隨器隔離技術(shù)、閉環(huán)控制技術(shù)和多路比較技術(shù),并融入到系統(tǒng)中,對(duì)納米時(shí)柵信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,完成了系統(tǒng)研制;最后,開(kāi)展了從電路級(jí)到系統(tǒng)級(jí)再到應(yīng)用級(jí)的大量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在不損失響應(yīng)速度等性能的前提下,新的納米時(shí)柵信號(hào)處理技術(shù)將系統(tǒng)誤差減小了37.5%,將隨機(jī)誤差減小了66.7%,納米時(shí)柵最終位移測(cè)量精度達(dá)到±200nm,分辨率達(dá)到1nm,并且在工業(yè)環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)越的綜合性能。納米時(shí)柵信號(hào)處理技術(shù)研究主要圍繞信號(hào)建模和系統(tǒng)分析展開(kāi),理論研究與實(shí)踐檢驗(yàn)相結(jié)合,通過(guò)對(duì)納米時(shí)柵信號(hào)處理技術(shù)研究,加深了對(duì)時(shí)柵信號(hào)特征與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),提高了納米時(shí)柵測(cè)量精度,推動(dòng)了時(shí)柵產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
【關(guān)鍵詞】：納米測(cè)量 時(shí)柵 信號(hào)處理 系統(tǒng)建模 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 本文的研究背景、來(lái)源和意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 納米位移傳感器12-14
• 1.2.2 時(shí)柵信號(hào)處理技術(shù)14-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 納米時(shí)柵測(cè)量原理18-30
• 2.1 時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論18-20
• 2.2 時(shí)柵傳感器20-22
• 2.3 納米時(shí)柵行波方程22-25
• 2.4 納米時(shí)柵傳感原理25-29
• 2.4.1 納米時(shí)柵結(jié)構(gòu)25-28
• 2.4.2 信號(hào)加載28
• 2.4.3 信號(hào)合成28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 信號(hào)傳輸系統(tǒng)建模與誤差分析30-46
• 3.1 信號(hào)傳輸回路分析30-33
• 3.2 信號(hào)傳輸系統(tǒng)模型33-38
• 3.2.1 運(yùn)算模型33-34
• 3.2.2 電路模型34-38
• 3.3 誤差分析38-44
• 3.3.1 分布參數(shù)誤差39-41
• 3.3.2 參數(shù)一致性誤差41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-60
• 4.1 信號(hào)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)46-47
• 4.2 激勵(lì)信號(hào)源模塊47-49
• 4.2.1 信號(hào)發(fā)生電路48
• 4.2.2 信號(hào)反饋電路48-49
• 4.2.3 跟隨電路49
• 4.3 信號(hào)采集模塊49-54
• 4.3.1 放大合成電路50-51
• 4.3.2 濾波電路51-52
• 4.3.3 多路比較電路52-54
• 4.4 數(shù)據(jù)處理模塊54-58
• 4.4.1 控制電路54-55
• 4.4.2 閉環(huán)控制算法55-56
• 4.4.3 反饋信號(hào)檢測(cè)方法56
• 4.4.4 時(shí)間測(cè)量方法56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 5 實(shí)驗(yàn)研究60-72
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)60-61
• 5.2 激勵(lì)信號(hào)源實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.2.1 激勵(lì)信號(hào)源波形實(shí)驗(yàn)62
• 5.2.2 激勵(lì)信號(hào)源精度實(shí)驗(yàn)62-63
• 5.3 采集模塊實(shí)驗(yàn)63-66
• 5.3.1 感應(yīng)駐波信號(hào)64
• 5.3.2 行波信號(hào)64-65
• 5.3.3 多路比相信號(hào)65-66
• 5.4 系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)66-67
• 5.5 隨機(jī)誤差實(shí)驗(yàn)67-69
• 5.6 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)69-70
• 5.7 本章小結(jié)70-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果80

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4 夏s歴，

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