精密计量技术是保证产品质量的重要手段,也是进行科学研究的重要工具。计量测试是科技、经济和社会发展的重要技术基础,其水平高低已成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。传统几何量计量中一般以空间量作为基准量,被测量与基准量之间是空间对空间的关系。传统栅式位移传感器和码盘式传感器要实现高精度测量,都需要一个高精度的空间基准量——刻线尺。刻线尺的栅线既要求刻划均匀,又要求刻划细密,其精度取决于精密机械制造技术。在栅线数不能满足要求的情况下,还需要对基准量进行细分。因此,传统栅式位移传感器制造工艺复杂,加工要求很高,相应地制造成本也很高。在此背景下,本文在三项国家自然科学基金项目和一项重庆市自然科学基金重大项目资助下,开展了基于电气制导与误差修正的几何量计量新方法及三种新型栅式智能位移传感器的研究。主要研究内容与创新如下: ① 提出了一种基于电气制导与误差修正的几何量计量新方法。测量的精度不是取决于加工精度和安装精度,而是取决于电气跟踪制导和误差修正的精度。 ② 阐述了以时间测量空间、运用电气手段解决机械问题的学术思想。以时间量作为空间量的测量基准,将空间位移的测量问题转换为时间量的测量问题,彻底回避掉机械高精密刻线的传统工艺,以期摆脱对精密加工技术的依赖,从而大幅度地降低制造成本。 ③ 利用上述新方法和新思想开展了三种新型栅式智能位移传感器研究。主要包括: 1) 论述了精密位移测量中的“时空坐标转换理论”和场式时栅传感器的工作原理。 2) 论述了利用“游标插值”的信号细分新方法,研制差线栅传感器的新思想。 3) 首次提出了一种基于电子跟踪制导技术和圆分度多信息融合技术的新型激光栅传感器的研究思想,其精度取决于自动控制精度而不是机械加工精度和安装精度。 ④ 研制出了一套TG-E1时栅角位移传感器实验系统,在该系统上开展了大量实验研究,成功研制出首台高精度时栅角位移传感器样机,探索出了一套系统的实现高精度时栅的方法。国家法定计量检定机构——中国测试技术研究院对时栅的检定结论为:任意(0°～360°)范围内示值误差±0.8”。研究成果“时空坐标转换方法与时栅位移传感器”通过了国家自然科学基金委员会组织的技术鉴定,鉴定意见主要结论为“…该传感器特点在于无需高精度机械加工即可实现高精度,…本项目