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時柵角E+E位移傳感器自標定與誤差修正研究
時柵角E+E位移傳感器是根據(jù)時空轉(zhuǎn)換思想而研發(fā)的一種新型傳感器,近年來開始向產(chǎn)業(yè)化邁進。目前,時柵傳感器雖然在加工過程摒棄了空間超精密刻劃技術(shù),但是其檢驗與標定環(huán)節(jié)卻仍依賴于空間超精密刻劃技術(shù)的傳感器作為參考基準。而且隨著時柵角E+E位移傳感器精度的進一步提高,尋找更高精度的參考基準來標定它就更加困難,所以參考基準是時柵傳感器必須要解決問題。

時柵角E+E位移傳感器自標定與誤差修正研究
在實際惡劣的使用環(huán)境中,包括時柵傳感器在內(nèi)的其它同類傳感器面臨的共同問題是：當傳感器的機械參數(shù)和電氣參數(shù)發(fā)生變化時,測量精度如何長期保持?上述的兩個問題促使了本課題對時柵角E+E位移傳感器的自標定和誤差自修正展開研究。目前,國內(nèi)外對角E+E位移傳感器的自標定研究不多,基本方法仍然是以圓周封閉原則為依據(jù),轉(zhuǎn)換為以常角為基準進行相互標定或自標定。多采用兩套讀數(shù)頭或兩個碼盤,自標定傳感器使用條件要求苛刻、結(jié)構(gòu)復雜,很少能夠進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。真正實現(xiàn)通過自標定達到高精度的角E+E位移傳感器,基本是在實驗室中使用,典型的代表是德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院和日本國家計量研究院各擁有一臺超高精度的測角儀器,都是通過自標定實現(xiàn)其高精度的測量。在對國內(nèi)外的角E+E位移傳感器自標定方法充分調(diào)研和深入分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)時柵角E+E位移傳感器和寄生式時柵誤差的特點,采用理論分析和數(shù)學建模的方法對其自標定和誤差自修正方法進行了深入研究。目標是實現(xiàn)傳感器自標定與誤差自動修正技術(shù)大規(guī)模用于產(chǎn)品化生產(chǎn),尤其是用于大型復雜的生產(chǎn)與科研現(xiàn)場。迄今己完成的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)造性工作如下：在分析總結(jié)國內(nèi)外角E+E位移傳感器自標定方法,以及前期開展的基于誤差轉(zhuǎn)換的時柵自標定方法(ECT方法)的基礎(chǔ)上,根據(jù)時柵傳感器及寄生式時柵結(jié)構(gòu)和誤差特點,提出了定角平移自標定方法(FAS方法),并對該方法進行了理論推導和數(shù)學建模。提出了適合于寄生式時柵技術(shù)的基于zui小微元插值的動態(tài)誤差自修正方法,并建立了誤差修正模型。同時實現(xiàn)了時柵角E+E位移傳感器的諧波修正誤差自動修正技術(shù)和寄生式時柵的zui小微元插值誤差自動修正技術(shù)。設(shè)計了時柵角E+E位移傳感器和寄生式時柵的自標定結(jié)構(gòu),完成了時柵角E+E位移傳感器和寄生式時柵的誤差自動修正的電路及電氣系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計了實驗系統(tǒng)及實驗方案,開展了大量的實驗研究,給出了詳細的實驗數(shù)據(jù),其結(jié)果如下：對時柵角E+E位移傳感器進行靜態(tài)自標定和基于諧波修正法的誤差自修正,經(jīng)過兩次自標定和自修正,通過比對實驗得出靜態(tài)自標定精度為1",誤差修正后的精度為2.3”對寄生式時柵進行了靜態(tài)和動態(tài)自標定以及基于zui小微元插值法的誤差自修正,經(jīng)過比對實驗,其靜態(tài)標定精度為21",進行誤差修正后的精度為28"。動態(tài)自標定精度為6.2",zui小微元插值法進行誤差修正后的精度為13.2"。針對上述的不同的實驗結(jié)果,分別進行分析,給出了各個環(huán)節(jié)的誤差來源,并給出了定量分析。

時柵角E+E位移傳感器自標定與誤差修正研究
綜上所述,在對時柵角E+E位移傳感器和寄生式時柵技術(shù)的原理及誤差特點進行較為深入分析的基礎(chǔ)上,探討了時柵角E+E位移傳感器和寄生式時柵技術(shù)自標定和誤差自修正方法并建立相應的誤差模型,在進行大量實驗的基礎(chǔ)上對自標定和自修正誤差進行分析,為今后更深入的研究提供理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)方法。