类磁栅液压缸集成位移传感器关键技术
作者：郭彦青 著
出版时间：2016年版
内容简介
类磁栅液压缸集成位移传感器采用传感与作动相融合的思想，将活塞杆表层制作成位移标尺，使活塞杆兼有作动和传感双重功能，极大地减小了传感器的体积，具有广泛的应用前景。本书汇集作者近年来在相关领域的研究成果，致力于深入研究该类传感器的相应关键技术。书中采用电磁场相应理论及磁场积分方程法，求解传感器定量工作数学模型，从而分析影响传感器精度的主要因素。在此基础上，针对影响因素开展传感器结构优化设计工作，为定量指导优化工作的开展，设计了专用的信号质量评价函数及结构尺寸描述函数，最终求解出较优的传感器结构。考虑到传感器结构加工可能带来的误差，详细讨论了传感器响应信号的组成，经深入研究获得了传感器高精度测量的一整套数据处理方法。最后，介绍传感器实际电路设计过程，并通过搭建的测试平台，验证传感器设计过程的有效性。
目录
第1章 绪论 （1）
1．1 引言 （1）
1．2 国内外研究现状 （2）
1．2．1 位移传感器的发展现状 （2）
1．2．2 液压缸位移传感器国内外发展现状 （3）
1．2．3 类磁栅集成位移传感器理论分析及精度提升国内外研究现状 （15）
1．2．4 栅式位移传感器精确测量的国内外发展现状 （16）
1．3 研究内容及章节安排 （18）
1．4 小结 （20）
第2章 类磁栅集成位移传感器的数学模型 （21）
2．1 类磁栅集成位移传感器结构分析 （21）
2．2 类磁栅集成位移传感器分立器件数学模型 （21）
2．2．1 永磁体数学模型 （22）
2．2．2 永磁体与铁磁性活塞杆联合作用时的磁场分布模型 （33）
2．2．3 敏感元件响应模型 （47）
2．3 类磁栅集成位移传感器工作过程仿真 （50）
2．4 小结 （53）
第3章 类磁栅集成位移传感器的结构优化 （54）
3．1 传感器结构优化总体方案 （54）
3．1．1 简谐信号提高测量精度的原理 （54）
3．1．2 传感器结构优化流程 （56）
3．2 优化理论基础 （57）
3．2．1 响应信号质量评价 （57）
3．2．2 各结构尺寸变化时的数学模型描述 （61）
3．2．3 优化算法的确定 （64）
3．3 活塞杆标尺形状优化 （65）
3．3．1 不同结构尺寸对传感器输出的影响 （65）
3．3．2 活塞杆标尺形状优化 （71）
3．4 敏感头结构优化 （77）
3．5 小结 （80）
第4章 类磁栅集成位移传感器信号处理关键技术 （81）
4．1 传感器信号预处理 （81）
4．1．1 响应信号描述 （81）
4．1．2 直流分量去除 （83）
4．1．3 滤除脉冲干扰 （85）
4．1．4 高次谐波分析 （88）
4．2 正余切细分法位移测量 （90）
4．2．1 正余切细分法原理 （90）
4．2．2 正余切细分法误差 （93）
4．3 基于支持向量机的位移测量 （95）
4．3．1 信号预处理 （95）
4．3．2 基于支持向量机的位移求解 （99）
4．4 小结 （103）
第5章 类磁栅集成位移传感器实物设计 （104）
5．1 敏感头总体设计 （104）
5．2 硬件电路设计 （106）
5．2．1 电源设计 （106）
5．2．2 传感器电路模块设计 （112）
5．2．3 调理电路模块设计 （113）
5．2．4 信号处理及细分模块设计 （117）
5．2．5 信号隔离输出模块设计 （118）
5．3 软件设计 （118）
5．4 传感器功能验证 （119）
5．5 小结 （121）
第6章 类磁栅集成位移传感器实验研究 （122）
6．1 实验平台 （122）
6．1．1 传感器实验样件 （122）
6．1．2 实验平台搭建 （123）
6．2 类磁栅集成位移传感器性能测试 （124）
6．2．1 类磁栅集成位移传感器静态性能测试 （125）
6．2．2 类磁栅集成位移传感器动态性能测试 （131）
6．3 小结 （134）
第7章 类磁栅集成位移传感器的实际应用 （135）
7．1 类磁栅集成位移传感器位移测量应用原理 （135）
7．2 类磁栅集成位移传感器速度测量应用原理 （136）
7．2．1 M法测速 （136）
7．2．2 T法测速 （137）
7．2．3 M/T法测速 （138）
7．3 类磁栅集成位移传感器在电液伺服加载实验台上的应用 （139）
7．3．1 实验台结构 （139）
7．3．2 系统数学模型 （139）
7．3．3 系统前馈控制器设计 （142）
7．3．4 系统试验及分析 （142）
7．4 类磁栅集成位移传感器在摩擦参数识别中的应用 （144）
7．4．1 快速辨识LuGre模型改进 （144）
7．4．2 LuGre参数辨识 （146）
7．4．3 LuGre仿真计算 （148）
7．5 小结 （150）
参考文献 （151）
