论文部分内容阅读
阶梯型差动变压器式位移传感器(LVDT)的阶梯长度对其输出精度及线性度影响很大。传统设计时,设计者依靠手工调整反复实验才能得到满足设计要求的阶梯长度,不仅工作量大,而且设计周期很长,很难得到优选的设计参数。随着计算机技术发展,电磁仿真有限元软件如Ansoft Maxwell软件可以在计算机中对LVDT的感应电压进行仿真,避免了在实物上的反复调试,有效提高了设计效率。但是运用Maxwell软件进行电磁仿真时,需要进行建模、定义及加载激励源和边界条件、网格划分及定义求解参数等步骤,当LVDT的任何一个设计参数发生改变时,就需要重复上述步骤,工作量仍然很大。为此开发了阶梯型LVDT参数化设计软件,能够快速建立模型和电磁性能仿真并完成结果提取,但是仍然缺少有效的LVDT阶梯轴长度优化设计的方法。尽管参数化仿真可以大大缩短单次仿真的时间,但是盲目地寻优过程仍然会导致大量的重复计算,很难找到精度和线性度较优的阶梯长度设计参数。针对这一问题,本文利用阶梯型LVDT参数化设计软件,提出了一种基于敏感度的阶梯型LVDT性能优化方法。本文主要做了以下工作:1、应用阶梯型LVDT参数化设计软件,根据经验公式确定初始参数,对某型LVDT进行了参数化建模及电磁性能仿真分析计算。本文利用该阶梯型LVDT参数化设计软件对不同台阶长度的阶梯型LVDT进行电磁性能仿真,并对所得结果进行评估,研究分析各台阶长度发生改变时,LVDT的电磁性能指标发生怎样改变。2、提出了一种基于敏感度的LVDT性能优化方法,通过观察采样点的输出精度,有目的地调整敏感度高的阶梯轴长度,使其各采样位置点的输出精度和线性度均达到要求,从而使其整体的电磁性能指标得以优化。3、对本文所提出的优化方法进行验证。通过对另外一LVDT进行电磁性能仿真,在其电磁性能不理想的情况下,采用本文提出的优化方法对其进行电磁性能指标的优化。最终很快得到一组较优的性能参数,从而验证了该优化方法的可行性。本文中基于敏感度提出LVDT性能优化方法,使传感器在生产制作之前,不仅能精确的掌握其电磁性能指标,而且能够使设计者很快地得到符合要求的电磁性能指标,减少样机制作,从而缩短了仿真周期,提高了新产品的开发效率,同时大大减少了设计者的劳动量,为今后各类传感器的设计提供了帮助。