了解電動位移平臺在位移檢測時原理與有限元分析

添加時間：2020-6-9 8:18:15 作者：浙江金科機械傳動有限公司

1 電動位移平臺測量系統結構
二維微位移平臺測量系統主要包括微位移檢測傳感器、處理電路以及相關系統軟件三個組成部分。其x、y 全量程均為50 lm ( 即±25 um) , 設計分辨率為1/ 5 000 fs ——1/ 10 000 fs。
其中, 微位移檢測傳感器主要由彈性體和敏感元件構成。敏感元件粘貼在彈性體上, 當彈性體產生位移時, 由敏感元件組成的兩路惠斯通電橋將分別對x、y 方向位移進行精確的微納米級測量。它的輸出信號傳送到電路系統中進行處理。
處理電路主要由基于片上系統的微處理器msc1210[ 4] 組成。附帶多個增強功能, 集成度高。微位移檢測傳感器的檢測信號經電路處理后, 其輸出的數字信號經rs232 串口與pc機通訊。
系統軟件包括微處理器程序和上位機程序。微處理器程序實現二維微位移測量信號的采樣和處理。上位機軟件是用高級語言設計而成的, 它可實現的功能有: 對微處理器的參數進行設置; 通過rs232 串口與硬件系統輸出的數字信號進行通訊。

2 電動位移平臺位移檢測原理與有限元分析
我們設計的二維微位移平臺微位移檢測傳感器由彈性體和敏感元件組成。如圖2 所示, 彈性體由底座、上圓環、下圓環和應變梁構成, 實現x、y 方向位移測量的應變梁分布于上圓環與下圓環之間、下圓環與底座之間, 數量各為四根。上面一組應變梁用于y 方向位移的測量, 下面一組用于x 方向位移的測量。應變梁的寬度和厚度分別為3. 5 mm 和1mm, 厚度方向和測量方向一致。敏感元件為箔式應變片, 應變片粘貼在應變梁上, 組成一個惠斯通電橋。通過標定, 可以得到電橋輸出電壓和位移之間的關系。根據此關系式, 即可由輸出電壓測得位移的大小。代表x, y 方向位移信息的兩路輸出電壓通過電路處理, 傳送到上位機中, 為后續處理提供有效的實時傳感反饋。
采用有限元方法對該系統進行分析, 可得到不同方向位移載荷作用下彈性體的變形和應變梁上的應變分布, 為傳感器的設計和特性分析提供依據。微位移檢測傳感器分別在x、y 正方向位移滿量程載荷作用下時產生的變形和z 方向應變分布。