[发明专利]一种角位移传感器在线自标定方法

说明书

技术领域

本发明属于精密位移测量领域，特别适合于角位移传感器测量误差的在线自检测。

背景技术

角位移传感器是角位移测量元件。因为加工、安装、电气参数等偏差，这类传感器进行角位移测量时存在误差。通常，可以通过对这些传感器进行标定，来提高测量精度。但是，目前公知的标定方法一般需要借助标准器或者更高精度的角位移测量仪器，不适合在线进行。另外，有一种公开的方法采用对极数不同的两个电磁型角位移传感器实现自标定，但这种方法需要两套对极数不同的传感器系统才可以实现。

发明内容

本发明针对上述问题，公开了一种角位移传感器的在线自标定方法。这种自标定方法根据角度测量中的圆周封闭原理，主读数头在辅助读数头的协助下进行测量，通过对测量数据进行处理，可以在没有标准器和其它高精度角位移测量仪器的条件下实现传感器的在线自标定。

本发明采用的技术方案是：

在传感器系统内部有主读数头和辅助读数头各一个，将传感器转子与被测对象的回转部分固联，使其分别在主读数头和辅助读数头的示值指示下，回转到一系列特殊位置直到一个完整的360°，记录在各个特殊位置时主读数头的示值，对示值进行数据处理后获取传感器的测量误差函数，实现传感器的在线自标定。

所述传感器系统结构上包含转子部分和定子部分，传感器系统可以测量转子和定子之间的相对回转运动。

所述的主读数头是传感器系统正常工作时使用的读数头，主读数头与传感器转子固定连接，可以在360°范围内在系统分辨力的条件下给出转子与定子任意相对角位移的测量值。

所述辅助读数头只在传感器进行自标定时使用，辅助读数头可以与转子固定，也可以与定子固定，用于辅助传感器转子和定子之间实现一个固定特殊角度的相对运动，辅助读数头与主读数头的结构形式和测量误差可以相同也可以有差异。

所述固定特殊角度指转子从主读数头读数为0°转到读数为时转过的实际角度，记为θ₀。其中，M为不等于被标定角位移传感器测量误差中所包含的主要误差频次以及这些主要频次的整数倍的正整数，在这个前提下，M取为质数，如17,19,23，……等标定效果较好。在不同标定中M可以取为不同值，但在同一次标定中M只能取一个固定的值。

所述分别在主读数头和辅助读数头的示值指示下，回转到一系列特殊位置直到一个完整的360°，记录在各个特殊位置时主读数头的示值包括以下步骤：

1）将主读数头和辅助读数头清零；

2）将辅助读数头与定子固定并保持不动，转动转子至主读数头为的位置（i=0,1,2,···,n-1，步骤2）重复1次，i加1），记录主读数头读数为{A_2i}；

3）将辅助读数头与转子固定（固定过程中应保持主读数头和辅助读数头的读数不变化），转动转子至主读数头读数为0，此时辅助读数头读数不为零；

4）将辅助读数头与定子固定并保持不动，转子在当前位置基础上转过θ₀，即转至主读数头读数为位置；

5）将辅助读数头与转子固定（固定过程中应保持主读数头和辅助读数头的读数不变化），转动转子至辅助读数头的读数为0，记录主读数头读数为{A_2i+1}；

6）重复上述步骤2）至5），获得主读数头的一个包含2n个测量值的序列A₀，A₁，…，A_2n-2，A_2n-1。

所述的对示值进行数据处理是指将前述的主读数头测量序列中的奇数项与偶数项逐项相减，得到一个包含n个点的序列{C_i}，即：C_i=A_2i+1-A_2i，并对{C_i}进行离散傅里叶变换，得到其对应的幅值谱{Am_i}和相位谱{P_i}。

在所述数据处理后，传感器的测量误差函数可以表示为式（1），

δ(θ)=A₀+k(θ)  （1）其中：δ(θ)是测量误差函数；θ是被测角位移；