[发明专利]宏微结合的电感位移传感器校准方法与装置

权利要求书

1.一种宏微结合的电感位移传感器校准方法与装置，其特征在于：该校准装置主要包括被校准位移传感器、位移传递机构和位移基准仪器三部分，所述被校准位移传感器为电感位移传感器(3)，电感位移传感器(3)采用传感器夹持臂(2)进行夹持固定，调整电感位移传感器(3)的位置，保证电感位移传感器(3)的测针(3a)运动轴线与双频激光干涉仪(9)的测量光束(9a)所在光轴共线，传感器支座(1)安装在基台(11)上，传感器夹持臂(2)固定在传感器支座(1)的侧面；所述位移传递机构由宏动定位平台与微动定位平台组成，宏动定位平台由双V型槽导轨(13)、直流电机(16)、滚珠丝杠(12)、电容传感器(15)组成，宏动定位平台安装在基台(11)上，保证宏动定位平台运动方向与双频激光干涉仪(9)的测量光束(9a)平行，直流电机安装板(16a)安装在基台(11)上，直流电机定子(16b)固定在直流电机安装板(16a)上，所述滚珠丝杠(12)由螺杆(12a)和螺母(12b)组成，螺杆(12a)一端与直流电机转子固连，另一端固定在轴承(16c)上，轴承(16c)安装在基台(11)上，螺母(12b)与双V型槽导轨(13)的滑块(13a)固连，双V型槽导轨(13)的导轨座(13b)安装在基台(11)上，宏动导轨转接板(8)安装在双V型槽导轨(13)的滑块(13a)上，所述电容传感器(15)安装在宏动导轨转接板(8)上，电容传感器(15)探头(15a)测量微动定位平台被测面，微动定位平台由压电陶瓷位移台(7)、传感器校准板(4)和测量反射镜(6)组成，微动定位平台安装在宏动定位平台上，保证微动定位平台的运动方向与双频激光干涉仪(9)的测量光束(9a)平行，微动台转接板(5)与压电陶瓷位移台(7)固连，测量反射镜(6)位于双频激光干涉仪(9)的测量光路上，且安装在微动台转接板(5)上，传感器校准板(4)安装在微动台转接板(5)上的另一端，保证传感器校准板(4)上的对准刻线(4a)在双频激光干涉仪(9)的测量光束(9a) 所在的光轴上，压电陶瓷位移台(7)安装在宏动导轨转接板(8)上；控制位移传递机构进行回零运动，使其回到校准装置的初始零点；控制位移传递机构进行压表运动，使其运动到电感位移传感器(3)校准起始点；所述位移基准仪器采用双频激光干涉仪(9)，双频激光干涉仪(9)的测量光束(9a)可以提供整个装置的位移基准，干涉仪支座(10)固装在基台(11)上，双频激光干涉仪(9)固装在干涉仪支座(10)上，电涡流传感器(14)用来测量位移传递机构运动过程中所产生的偏转角和俯仰角，所述电涡流传感器(14)两两分布布置在双V型槽导轨(13)的滑块(13a)两侧，其中电涡流传感器一(14a)与电涡流传感器二(14b)安装在基台(11)上，保证两电涡流传感器的探头等高，且与双V型槽导轨(13)滑块(13a)侧面平行，电涡流传感器三(14c)与电涡流传感器四(14d)固定在双V型槽导轨(13)滑块(13a)另一侧面上，保证两电涡流传感器探头等高，且与被测金属板(14e)平行，所述被测金属板(14e)固定在基台(11)上；控制位移传递机构进行校准运动，在电感位移传感器(3)校准行程内，等间隔选取10个点，当位移传递机构运动到选取测量点时，同步采集双频激光干涉仪(9)位移测量值s₁'、电涡流传感器一(14a)测得位移值s₂'、电涡流传感器二(14b)测得位移值s₃'、电涡流传感器三(14c)测得位移值s₄'、电涡流传感器四(14d)测得位移值s₅'与电感位移传感器(3)位移值s；利用电涡流传感器一(14a)测得位移值s₂'、电涡流传感器二(14b)测得位移值s₃'、电涡流传感器三(14c)测得位移值s₄'、电涡流传感器四(14d)测得位移值s₅'对双频激光干涉仪(9)位移测量值s₁'进行补偿，得到双频激光干涉仪(9)补偿后位移测量值s'；将采集到的数据进行线性拟合得到函数y_i＝k×s_i+b，其中，i＝1，2，…，10，y_i为拟合后电感位移传感器(3)位移测量值，k为拟合系数，b为拟合截距，s_i为拟合前电感位移传感器(3)位移测量值，则校准行 程内最大非线性误差max|y_i-s_i'|与全量程的比值为线性度，其中，i＝1，2，…，10，s_i'为校准行程内选取测量点处双频激光干涉仪(9)补偿后位移测量值。