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E+E時(shí)柵傳感器的波動(dòng)方程分析與行波形成研究
基于“時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論”的E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器是一種新型角位移傳感器。其原理中的“以時(shí)間測(cè)空間”的概念,突破了傳統(tǒng)的柵式位移測(cè)量的概念,與傳統(tǒng)柵式傳感器相比,具有許多顯著優(yōu)點(diǎn)。式E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器獲得了有目共睹的成績(jī),在各個(gè)領(lǐng)域都取得了重要突破,經(jīng)過(guò)不斷的努力逐步走向產(chǎn)業(yè)化的道路。

E+E時(shí)柵傳感器的波動(dòng)方程分析與行波形成研究
在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中逐漸凸現(xiàn)出了某些問(wèn)題:所采用的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是基于傳統(tǒng)交流電機(jī)的定子繞組而得到的。電機(jī)作為動(dòng)力裝置,對(duì)繞組均分性要求不高,而場(chǎng)式E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器雖然比光柵的加工精度要求低得多,但作為精密檢測(cè)元件仍然具有一定的精度指標(biāo)。傳感器的精度取決于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勻速性,而勻速性又嚴(yán)重依靠定子繞線槽的均勻性,也即繞線槽的精度。為了保證感應(yīng)信號(hào)的質(zhì)量,精密的繞線工藝和加工工藝是非常必要的,這樣導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)部分占用了整個(gè)傳感器的大部分成本,這都成為E+E時(shí)柵傳感器產(chǎn)業(yè)化道路上的一道無(wú)形的障礙。為此擬尋求一種更好的方法,進(jìn)一步降低E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器對(duì)精密機(jī)械加工的依賴和成本。基于此,作者在對(duì)E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器的波動(dòng)方程進(jìn)行深入的分析的基礎(chǔ)之上,提出了一種直接由時(shí)空駐波形成時(shí)間行波的新方法。該方法有別于原有E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器中刻意設(shè)計(jì)勻速運(yùn)動(dòng)的空間行波作為時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論中的帶時(shí)間考查點(diǎn)的勻速運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,再通過(guò)電磁耦合得到時(shí)間行波,從而實(shí)現(xiàn)從空間行波到時(shí)間行波的轉(zhuǎn)換,以達(dá)到“以時(shí)間測(cè)空間”的做法。該方法有利于簡(jiǎn)化E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器的結(jié)構(gòu)和加工工藝,降低生產(chǎn)成本。在此理論基礎(chǔ)上,提出了光電式行波形成法和磁阻式行波形成法兩套設(shè)計(jì)方案。并開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新工作總結(jié)如下:基于波動(dòng)方程的觀點(diǎn),*將行波區(qū)分為“空間行波”和“時(shí)間行波”,并從概念上明確前者是人們熟知的一個(gè)空間波形在位移x軸上的前進(jìn)和后退,而后者是一個(gè)時(shí)間變化量在時(shí)間t軸上的超前和滯后。從而使E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器中的“時(shí)空觀”更加形象。*提出了磁行波是空間行波和電行波是時(shí)間行波的概念。

E+E時(shí)柵傳感器的波動(dòng)方程分析與行波形成研究
從兩種行波的變換原理揭示了原有的E+E時(shí)柵傳感器位移傳感器都是采用從空間行波到時(shí)間行波的轉(zhuǎn)換來(lái)達(dá)到用時(shí)間測(cè)空間的zui終目的,同時(shí)也啟發(fā)并提出了直接形成時(shí)間行波的創(chuàng)新思想。提出了由時(shí)空駐波直接形成時(shí)間行波的思想,并從數(shù)學(xué)意義上分析了駐波形成行波的條件。在此基礎(chǔ)之上,提出了融合多種柵式位移傳感器設(shè)計(jì)思想的光電