時柵傳感技術(shù)與超精密蝸輪副

目錄
第1章 時柵位移傳感器原理與位移傳感器分類 1
1.1 位移測量基準的時空轉(zhuǎn)換與時柵位移傳感器 1
1.2 基于運動的位移傳感理論分析 5
1.2.1 運動的時空特性 5
1.2.2 基于自然行波與構(gòu)造行波運動的位移傳感理論分析 6
1.3 位移傳感器分類與時柵位移傳感器特點分析 12
1.3.1 位移傳感器分類 12
1.3.2 時柵位移傳感器特點分析 14
第2章 磁場式時柵位移傳感器 17
2.1 磁場式時柵理論模型 17
2.1.1 雙激勵磁場式時柵數(shù)學模型 17
2.1.2 三激勵磁場式時柵數(shù)學模型 18
2.2 磁場式時柵工作原理 18
2.2.1 角位移傳感器Ⅰ 19
2.2.2 角位移傳感器Ⅱ 22
2.2.3 角位移傳感器Ⅲ 25
2.2.4 角位移傳感器Ⅳ 28
2.2.5 直線位移傳感器Ⅰ 29
2.2.6 直線位移傳感器Ⅱ 31
2.2.7 直線位移傳感器Ⅲ 33
2.2.8 直線位移傳感器Ⅳ 36
2.3 磁場式時柵的多普勒效應 37
2.4 磁場式時柵的自標定方法 41
2.4.1 差極式雙時柵的極距差分自標定 41
2.4.2 單時柵的采樣差分自標定 44
2.4.3 誤差頻率掃描自標定 47
2.5 磁場式時柵應用實例 49
第3章 電場式時柵位移傳感器 51
3.1 電場式時柵理論模型 51
3.1.1 測量理論思想 51
3.1.2 測量數(shù)學模型 53
3.2 電場式時柵工作原理 57
3.2.1 在RC電路中的傳感器工作原理 58
3.2.2 在電場作用下的傳感器工作原理 59
3.3 電場式時柵傳感特性和誤差機理 67
3.3.1 誤差產(chǎn)生機理和變化規(guī)律 67
3.3.2 正弦路和余弦路之間的差異性 71
3.3.3 電場的遠場勻化效應 73
3.3.4 多感應電極的平均效應 74
3.3.5 孤立導體的電場特性 78
3.4 電場式時柵優(yōu)化設(shè)計與應用實例 80
3.4.1 單列差動結(jié)構(gòu)電場式時柵 80
3.4.2 空間諧波的抑制方法 83
3.4.3 基于離散柵面結(jié)構(gòu)的絕對式測量方法 85
3.4.4 電場式時柵應用實例 87
第4章 光場式時柵位移傳感器 90
4.1 運動光場勻速掃描的測量原理 90
4.2 運動光場產(chǎn)生機理研究 91
4.2.1 機械式運動光場產(chǎn)生機理 91
4.2.2 構(gòu)造運動光場產(chǎn)生機理 94
4.2.3 自然行波運動光場產(chǎn)生機理 96
4.3 構(gòu)造運動光場式時柵誤差分析 98
4.3.1 數(shù)學模型 98
4.3.2 光源散射與折射的誤差分析 99
4.3.3 傳感器安裝結(jié)構(gòu)的誤差分析 104
4.4 高精度運動光場構(gòu)造方法研究 110
4.4.1 點光源的光場分布特征分析 111
4.4.2 單光場微控移相方法 113
4.4.3 面型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 116
4.5 構(gòu)造運動光場式時柵實驗研究 121
4.5.1 實驗裝置與對比性實驗 121
4.5.2 單光場面型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 122
第5章 寄生式時柵技術(shù)與新概念機電功能部件 125
5.1 寄生式時柵的演變 125
5.2 復雜機電系統(tǒng)中的嵌入式位置檢測新技術(shù)體系 130
5.3 寄生式時柵位移測量理論與方法 135
5.3.1 運動坐標系的主動構(gòu)建與被動形成 136
5.3.2 寄生式時柵位移測量方法 141
5.4 寄生式時柵位移傳感器結(jié)構(gòu) 144
5.4.1 寄生式時柵位移傳感單元 144
5.4.2 寄生式時柵位移傳感器結(jié)構(gòu) 146
5.5 寄生式時柵位移傳感器試驗研究 152
5.5.1 傳感器結(jié)構(gòu) 152
5.5.2 硬件電路系統(tǒng) 153
5.5.3 軟件系統(tǒng) 154
5.5.4 實驗平臺 156
5.5.5 實驗數(shù)據(jù)采集 157
5.6 寄生式時柵應用——新概念機電功能部件 159
5.6.1 機械傳動——帶檢測功能的齒輪、蝸輪和齒條 160
5.6.2 機械運動——帶檢測功能的軸承、導軌 176
5.6.3 機械驅(qū)動——帶檢測功能的伺服電機 181
5.7 寄生式時柵不確定度分析 189
5.7.1 誤差和不確定度來源理論分析 189
5.7.2 行波信號主次影響因素的分析與仿真 190
5.7.3 測量不確定度實際評定模型 195
5.7.4 不確定度評定的實驗驗證 197
第6章 基于iFMT儀器的超精密蝸輪副成套技術(shù) 202
6.1 由我國蝸輪母機發(fā)展歷程引起的思考 202
6.1.1 研究背景 202
6.1.2 存在的問題 205
6.1.3 問題的原因 207
6.1.4 科學問題 209
6.1.5 如何解決問題 213
6.1.6 誰來解決問題——為什么由我們提出 216
6.2 前期工作基礎(chǔ)與技術(shù)儲備 218
6.2.1 FMT儀器原理及應用實例 218
6.2.2 普通滾齒機床精化實例 224
6.2.3 普通插齒機床精化實例 230
6.2.4 普通蝸桿磨床精化實例 234
6.3 超精密蝸輪副成套新技術(shù)(工藝、儀器、裝備、刀具和標準) 239
6.3.1 研究工作思路 239
6.3.2 加工測量一體化新工藝 240
6.3.3 智能化在系統(tǒng)檢測儀器iFMT 245
6.3.4 嵌入儀器單元的新型蝸輪母機與特種刀具專機 252
6.3.5 《YGK37125型高精度數(shù)控蝸輪滾齒機標準》(部分) 255
參考文獻 258
參數(shù)表 263