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寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:《仪器仪表学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH7[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100024, [2]重庆理工大学时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室,重庆400050
  • 相关基金:国家自然科学基金(51475063)、重庆市科研研发基地能力提升计划(cstc2014pt-sy40002)项目资助
中文摘要:

为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。

英文摘要:

In order to apply Time-Grating sensors to the high speed fields, a novel angle measurement system is designed. This system can achieve dynamic measurement and reduce costs compared with the conventional measuring system. Firstly, optimized coordinate rotation digital computer (CORDIC) algorithm is utilized for rough angle calculation. Then, a high accuracy compensation algorithm is proposed to realize precise angle calculation, considering linear relationship when the angle is close to zero. This method not only reduces the number of iterations, but also achieves higher output accuracy and high real-time performance. Finally, the error caused by the algorithm is discussed, and the error of the whole system is traced. With the parasitic time grating angular displacement sensor as the carrier, by adjusting the sensor input and using the oversampling of high-speed Analog Digital (AD), the whole solution system is implemented and a testing platform is built. Experimental results indicate that the measured precision of the system is below 10"when the signal of sensor has been calibrated, and can satisfy the dynamic measurement requirements.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42481