[发明专利]精密角位移测量系统

说明书

本发明公开了一种精密角位移测量系统，包括若干独立设置的电磁测头、信号处理电路、控制器、通信器及上位机；各所述电磁测头分别与信号处理电路相连，所述信号处理电路与控制器相连，所述控制器通过通信器与上位机相通信；至少两个所述电磁测头作为上层测头围绕分布于转子齿轮的外圆相对一侧，同时至少两个所述电磁测头作为下层测头也围绕分布于转子齿轮的外圆相对一侧，且所述下层测头错位设置于上层测头的下方。本发明能够减少传感器整周长周期和对极内短周期误差，同时降低装调要求，提高系统可靠性。

技术领域

本发明涉及精密位移测量领域，具体涉及一种精密角位移测量系统。

背景技术

嵌入式角位移传感器是一种新型位移传感器，主要用于解决大型、中空齿轮的精密角位移测量。由于机械加工、安装和电气参数等影响，这类传感器在进行角位移测量时存在误差，常规的误差修正方法主要有两种：一是在整个圆周内对径放置多个测量头，用以消除长周期圆分度误差；二是通过与高精度基准仪器进行比较，得到一系列的误差数据，再通过建立特定的误差模型来实现对误差的修正。但是，这两种降低误差的方法存在一定的局限性：第一种方法能够有效地降低整周长周期圆分度误差，但对极内短周期误差的修正效果不明显；第二种方法需要借助高精度基准仪器，在传感器的校准过程中受到安装和调试的制约，不适合进行在线校准，并且该方法属于后期误差修正，不能从根本上降低传感器的设计和制造误差。另外，一种公开的能够实现在线自标定方法采用特定对极数的两种传感器进行互相标定，但这种方法需要两套传感器系统，同时对两套传感器系统的对极数、加工精度、安装方式以及电气系统有特殊要求，这种方法在工程应用方面具有一定的局限性。

因此，为解决上述问题，就需要一种精密角位移测量系统，能够减少传感器整周长周期和对极内短周期误差，同时降低装调要求，提高系统可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种精密角位移测量系统，能够减少传感器整周长周期和对极内短周期误差，同时降低装调要求，提高系统可靠性。

本发明的精密角位移测量系统，包括若干独立设置的电磁测头、信号处理电路、控制器、通信器及上位机；各所述电磁测头分别与信号处理电路相连，所述信号处理电路与控制器相连，所述控制器通过通信器与上位机相通信；至少两个所述电磁测头作为上层测头围绕分布于转子齿轮的外圆相对一侧，同时至少两个所述电磁测头作为下层测头也围绕分布于转子齿轮的外圆相对一侧，且所述下层测头错位设置于上层测头的下方。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述电磁测头包括导磁基体和线圈，所述导磁基体为弧形结构且其凹面上设置若干指向弧形结构中心的测头齿，相邻所述测头齿之间形成齿槽；所述线圈包括激励线圈和感应线圈并分层绕制在测头齿上。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述导磁基体的外轮廓加工弧度与转子齿轮的齿顶圆弧度一致。

作为对上述技术方案的进一步改进，每一所述导磁基体上的测头齿数量为4k，其中k为正整数；所述测头齿的齿面弧度与转子齿轮的齿顶圆弧度一致，测头齿的齿宽与转子齿轮分度圆上的宽度相同，所述齿槽的宽度为(i+1/2)倍于测头齿的齿宽，其中i为正整数。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述测头齿上由内至外绕制有三层绕组，其中第一层绕组和第二层绕组均为激励线圈，第三层绕组为感应线圈，三层绕组的总匝数为300j，其中j为转子齿轮的模数；感应线圈的匝数为激励线圈的匝数的2倍。

作为对上述技术方案的进一步改进，三层绕组上的线圈采用多匝线圈正反绕法，且第一层绕组和第二层绕组之间错开1/2个空间周期。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述导磁基体采用坡莫合金制成。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述上层测头沿圆周方向均匀分布。