高頻響高分辨力位移傳感器校準(zhǔn)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)今各類位移傳感器的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對(duì)于位移傳感器的性能要求日益提高。在實(shí)際的科研和生產(chǎn)生活中，對(duì)傳感器性能參數(shù)的可靠性、測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、測(cè)量的實(shí)時(shí)性都提出了更高的要求，而對(duì)傳感器的精確校準(zhǔn)是保證其性能的重要條件。目前，對(duì)于傳感器的校準(zhǔn)通常僅局限于靜態(tài)或者低頻方面，缺少同時(shí)滿足高精度、高頻響和較大行程的校準(zhǔn)平臺(tái)，因此難以滿足對(duì)高速高精度位移傳感器的校準(zhǔn)需求。位移傳感器在高速動(dòng)態(tài)測(cè)量應(yīng)用方面的發(fā)展也會(huì)因此而受到限制。
　　

2、本論文針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)出了基于柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩套測(cè)量基準(zhǔn)的校準(zhǔn)平臺(tái)，將單頻激光干涉儀和電容傳感器同時(shí)應(yīng)用在其中，分別提供了高精度和高頻響的校準(zhǔn)基準(zhǔn)，兼顧了干涉儀的高測(cè)量精度、以及電容傳感器的高頻率響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)了柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，對(duì)柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)特性仿真和分析，設(shè)計(jì)并搭建整個(gè)校準(zhǔn)系統(tǒng)。最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.在分析和比較了現(xiàn)有的傳感器校準(zhǔn)原理后，提出了基于柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)

3、，以電容傳感器和單頻激光干涉儀作為動(dòng)靜態(tài)校準(zhǔn)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。使該校準(zhǔn)系統(tǒng)兼顧高頻響、高分辨力和較大行程的性能要求。
　　2.設(shè)計(jì)了柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行建模仿真和優(yōu)化。通過(guò)偽剛體法和幾何關(guān)系建立了該鉸鏈機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合有限元仿真分析，研究鉸鏈機(jī)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)行程放大倍數(shù)，輸入輸出剛度和固有頻率的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)希望鉸鏈結(jié)構(gòu)能夠擁有較大的放大倍數(shù)、較小的輸出剛度以及較高的固有頻率，通過(guò)平衡各項(xiàng)綜合性能要求來(lái)選取合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)