時柵位移傳感器電磁場分析與前端信號電路設(shè)計.pdf

1、時柵位移傳感器作為一種新型柵式位移傳感器，正朝著高速和高精度測量方向發(fā)展。本文從磁場式時柵（狹隘指場式時柵和變磁阻型時柵）測量原理和基本結(jié)構(gòu)入手，通過對其進行電磁場分析，力求建立各參數(shù)與傳感器輸出的關(guān)系，達到其磁路優(yōu)化目的。本文另一項工作就是設(shè)計時柵傳感器微小信號提取電路，確保測量信息完整進入數(shù)字信號處理電路中，該電路是原始測量與后續(xù)處理的橋梁。本文完成工作如下：
　　⑴采用磁路分析法對兩種目標(biāo)時柵進行了磁路計算，得出各磁場分布情

2、況和理論輸出波形，局限于“定性”分析。接下來，引入有限元分析，對影響時柵電磁場及輸出信號的主成分參數(shù)，主要包括轉(zhuǎn)子槽型、氣隙寬度、轉(zhuǎn)子齒寬、槽寬對電磁場影響進行了“定量”分析，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。
　?、七x取場式時柵5個結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用正交設(shè)計法，通過有限元仿真求解形成學(xué)習(xí)樣本，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-遺傳算法（BPNN-GA）原理在Matlab中編程實現(xiàn)電磁場優(yōu)化：選用Levenberg-Marquardt（LM）算法訓(xùn)練BPNN，建立

3、網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出的非線性映射關(guān)系，利用多元統(tǒng)計線性回歸法評估網(wǎng)絡(luò)泛化（預(yù)測）性能，構(gòu)建GA目標(biāo)函數(shù)，將BPNN作為GA目標(biāo)函數(shù)求解器，用GA搜索完成對磁路參數(shù)的優(yōu)化。將優(yōu)化后的組合參數(shù)建模驗證，其輸出信號較優(yōu)化前提高23.15％，誤差為0.784%。
　?、乔岸诵盘柼幚黼娐凡捎媚K化設(shè)計，包括前置放大、帶通濾波、非線性放大、波形轉(zhuǎn)換及光電耦合這5個模塊。通過multisim仿真及實驗測試，驗證了電路對傳感器微小信號提取及處理的功能。