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提出了一種基于三探頭等間距排列結(jié)構(gòu)的反射式光纖角位移傳感器,實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)度補(bǔ)償?shù)拇罅砍獭⒏哽`敏度角位移測(cè)量。理論分析了該傳感器的強(qiáng)度補(bǔ)償角位移測(cè)量機(jī)理,建立了數(shù)學(xué)模型得到角度傳感調(diào)制函數(shù)的表達(dá)式;仿真分析了光纖探頭端面距反射面距離h及探頭旋轉(zhuǎn)半徑R對(duì)傳感特性的影響;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了單接收光纖角位移傳感特性。結(jié)果表明:輸出光強(qiáng)和角位移之間呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系;距離h越大,傳感靈敏度越高;R越小,靈敏度越低,但同時(shí)傳感區(qū)間相對(duì)越大。 單獨(dú)的一個(gè)接收光纖也可進(jìn)行角位移測(cè)量，但其與發(fā)射光纖間隔越遠(yuǎn)，傳感曲線的靈敏度越低。因而，若采用單接收光纖進(jìn)行角位移測(cè)量，應(yīng)使接收光纖盡量貼近發(fā)射光纖，以獲得更高的靈敏度。圖3(b)給出調(diào)制函數(shù)的仿真曲線，在測(cè)量范圍上并無(wú)擴(kuò)展，但通過(guò)強(qiáng)度補(bǔ)償可以提高測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小外界環(huán)境對(duì)傳感器的影響。通過(guò)這2幅圖發(fā)現(xiàn):對(duì)于單接收光纖及雙光纖調(diào)制函數(shù)，都存在Ｒ越小，靈敏度越低，但線性范圍越大的趨勢(shì)。再固定旋轉(zhuǎn)半徑Ｒ=35mm，在不同端面距離h下進(jìn)行角位移測(cè)量仿真。圖4(a)為兩接收光纖分別接收光強(qiáng)仿真曲線，可以看出:兩接收光纖接收光強(qiáng)的變化趨勢(shì)相同，均為隨角位移的增大而減小本文由張家港彎管機(jī)網(wǎng)站采集網(wǎng)絡(luò)www.wangaunjimuju.net，傳感器研究-電動(dòng)折彎?rùn)C(jī)數(shù)控滾圓機(jī)滾弧機(jī)價(jià)格低電動(dòng)液壓彎管機(jī)多少錢但光纖2的接收光強(qiáng)小于光纖1。圖4(b)為調(diào)制函數(shù)的仿真曲線。(a)%兩接收光纖分別接收光強(qiáng)曲線(b)%調(diào)制函數(shù)曲線角位移量/rad角位移量/r歸一化調(diào)制函數(shù)接收光纖1歸一化接收光強(qiáng)00.40.800.400.20.40.60.81.0角位移量/rad0.800.10.20.30.40.5接收光纖2歸一化接收光強(qiáng)m圖4旋轉(zhuǎn)半徑Ｒ=35mm，不同距離h值下角位移測(cè)量仿真通過(guò)這2幅圖發(fā)現(xiàn):對(duì)于單接收光纖及雙光纖調(diào)制函數(shù)，均呈現(xiàn)出h越大，靈敏度越高，但不同h下線性范圍基本保持一致。該組h均處于位移傳感中前坡的距離范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)，隨距離的增加，接收光強(qiáng)呈增大的趨勢(shì)，因而在角位移測(cè)量中，距離h越大，接收光強(qiáng)初始值越大，在同樣的線性下降范圍內(nèi)，靈敏度較大。3單接收光纖傳感器特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證按圖5所示搭建了實(shí)驗(yàn)裝針對(duì)壓電微動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)時(shí),由壓電陶瓷產(chǎn)生的遲滯現(xiàn)象,提出了一種遲滯模型。基于Bouc-Wen遲滯模型的基本思想,并針對(duì)Bouc-Wen遲滯模型進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),大大降低了模型參數(shù)的辨識(shí)難度,縮短了運(yùn)算時(shí)間,保證了模型的較高精度要求。為了驗(yàn)證模型的正確性,運(yùn)用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:改進(jìn)后的模型定位誤差為0.1866μm,最大相對(duì)誤差為0.467%,驗(yàn)證了模型具有較高的精度以及該遲滯模型的可行性,為后續(xù)壓電微動(dòng)臺(tái)控制器的設(shè)計(jì)提供了一種可行方案。 性部分可由Matlab線性擬合得到參數(shù)a。遲滯分量如圖2所示，將遲滯分量曲線分為上升段與下降段，并分別用Fourier函數(shù)對(duì)其進(jìn)行曲線擬合，其形式如下h(t)=a0+a1cos［u(t)ω］+b1sin［u(t)ω］+…+ancos［n·u(t)ω］+bnsin［n·u(t)ω］(5)式中的各個(gè)參數(shù)可由Matlab辨識(shí)。70電壓/V01020304050600移位/滋m-4-224上升段下降段圖2遲滯分量曲線將式(4)、式(5)相加，便可得到變換后的Bouc-Wen模型為X(t)=au(t)+h(t)+x0(6)改進(jìn)后的模型，大大降低了參數(shù)辨識(shí)的難度，提高了運(yùn)算的速度。同時(shí)，改進(jìn)后模型的逆模型也容易得到，為后續(xù)壓電微動(dòng)臺(tái)控制器的設(shè)計(jì)提供了模型基矗2模型參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)裝置由三維壓電微動(dòng)臺(tái)XP—611．XYZ，XE—500/501D系列壓電陶瓷控制器(由哈爾濱芯明天公司生產(chǎn))組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，以X軸為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。壓電微動(dòng)平臺(tái)X軸的基本參數(shù)如下:輸入電壓為0～150V;最大輸出位移為120×(1±20%)μm;開(kāi)環(huán)定位分辨率為0．2nm;XE—500/501D系列壓電陶瓷控制器由三部分組成，分別為:放大器模塊、傳感器控制模塊、顯示與接口模塊。實(shí)驗(yàn)時(shí)，編寫基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集程序，并將壓電陶瓷控制器分別與計(jì)傳感器研究-電動(dòng)折彎?rùn)C(jī)數(shù)控滾圓機(jī)滾弧機(jī)價(jià)格低電動(dòng)液壓彎管機(jī)多少錢本文由張家港彎管機(jī)網(wǎng)站采集網(wǎng)絡(luò)www.wangaunjimuju.net