电感测微传感器的精化研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liongliong527
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测量是生产的保障,随着工业生产技术水平的不断提高,对加工产品的精密测量技术也提出了越来越高的要求。电感测微传感器以其结构简单可靠、测量精度高等特点在工业生产制造领域得到了广泛应用,提升电感传感器测量精度对精密测量有基础性作用。电感传感器总体结构包括电感测头、信号采集与处理系统以及显示系统三部分,目前对电感传感器的信号调理电路进行改进设计逐渐成为提高传感器检测精度的主要途径。改进信号调理电路虽然可以提高传感器的分辨力,通过提高采样的速率以及数据处理算法的改进可以在一定程度上提高测量精度。但是其并不能从根本上改善传感器内部的磁场均匀度,其输出值在一定程度上仍存在非线性误差。为此,本课题分析了影响传感器输出特性的相关参数,并对其进行精化研究,研制出改进型电感传感器。改进型电感传感器改善了工作区间磁场的均匀性,提高了测量精度。主要研究内容包括:(1)电感传感器测量原理分析。根据毕奥—沙伐尔定律,推导出电感传感器内电感线圈电感值与铁芯位移的变化关系。结合电感传感器的测量电路,分析了影响电感传感器输出特性的影响因素,并分析了电感传感器存在安装及加工误差时对电感传感器输出特性的影响。(2)电感传感器输出特性仿真研究。使用Ansoft有限元软件分析铁芯与线圈参数变化时对电感传感器输出特性的影响,以此对电感传感器各结构参数进行优化设计。(3)螺线管线圈的改进设计。按照赫姆霍兹线圈理论对电感传感器内螺线管线圈进行改进设计,以对螺线管内工作区间的轴线磁场均匀度进行优化。针对设计出的阶梯形螺线管线圈,提出了一种阶梯形螺线管线圈的绕制方法。(4)电感传感器的试验验证。设计了对比试验对安装了改进设计的螺线管线圈与传统螺线管线圈的电感传感器进行测试。试验结果表明,电感传感器工作稳定可靠,测量结果重复性好,外凹阶梯形螺线管线圈在100μm与500位移内线性度优于传统螺线管线圈。
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