[发明专利]三光轴激光干涉仪测量的电感传感器校准装置

摘要

三光轴激光干涉仪测量的电感传感器校准装置属于精密测量技术领域。其校准装置以三光轴激光干涉仪作为运动基准，直线电机作为宏动驱动元件，气浮导轨作为宏动导向元件，直线光栅尺作为宏动反馈元件进行宏动定位；采用压电陶瓷位移台进行微动定位，补偿宏动定位误差。利用三光轴激光干涉仪补偿宏微定位平台运动的俯仰与偏航误差；本发明可以有效解决位移传感器校准装置行程与精度之间的矛盾，实现大行程、高精度电感位移传感器的动静态校准。

主权项

1.一种三光轴激光干涉仪测量的电感传感器校准装置，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)运动轴线与三光轴激光干涉仪(11)的光束二(11b)所在光轴共线，传感器支座(1)安装在基台(9)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，宏动定位平台由气浮导轨(13)、直线电机(12)、直线光栅尺(6)和直线光栅尺读数头(7)组成，宏动定位平台安装在基台(9)上，保证宏动定位平台运动方向与三光轴激光干涉仪(11)的光束二(11b)平行，所述直线电机(12)的动子(12a)与气浮导轨(13)的滑块(13a)固连，保证直线电机(12)的推力作用点靠近气浮导轨(13)的运动轴线，直线电机(12)的定子(12b)安装在气浮导轨(13)的导轨座(13b)内，直线光栅尺(6)贴在气浮导轨(13)的滑块(13a)外侧面，保证直线光栅尺(6)与气浮导轨(13)的运动方向平行，光栅尺支撑板(8)安装在基台(9)上，直线光栅尺读数头(7)安装在光栅尺支撑板(8)的侧面，保证直线光栅尺读数头(7)与直线光栅尺(6)等高且平行，微动定位平台由压电陶瓷位移台(15)、传感器校准板(4)和测量反射镜(16)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三光轴激光干涉仪(11)的光束二(11b)平行，微动定位平台转接板(5)与压电陶瓷位移台(15)固连，测量反射镜(16)位于三光轴激光干涉仪(11)的测量光路上，且安装在微动定位平台转接板(5)的前端上，传感器校准板(4)安装在微动定位平台转接板(5)的后端上，保证传感器校准板(4)上的对准刻线(4a)在三光轴激光干涉仪(11)的光束二(11b)所在的光轴上，气浮导轨转接板(14)安装在气浮导轨(13)的滑块(13a)上，压电陶瓷位移台(15)安装在气浮导轨转接板(14)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三光轴激光干涉仪(11)，三光轴激光干涉仪(11)提供三束激光光束进行位移测量，即光束一(11a)、光束二(11b)和光束三(11c)，其中光束二(11b)测量位移传递机构运动方向上的位移，光束一(11a)测量位移传递机构运动过程中所产生的俯仰角，光束三(11c)测量位移传递机构运动过程中所产生的偏转角，干涉仪支座(10)固装在基台(9)上，三光轴激光干涉仪(11)固装在干涉仪支座(10)上；控制位移传递机构进行校准运动，在电感位移传感器校准行程内，等间隔选取10个测量点，当位移传递机构运动到选取测量点时，同步采集三光轴激光干涉仪(11)光束一(11a)位移测量值s1、光束二(11b)位移测量值s2、光束三(11c)位移测量值s3与电感位移传感器(3)位移测量值l；利用三光轴激光干涉仪(11)所测得的光束一(11a)位移测量值s1、光束三(11c)位移测量值s3对光束二(11b)位移测量值s2进行补偿，得到三光轴激光干涉仪(11)补偿后位移测量值s'；将采集到的数据l进行线性拟合得到函数yi＝k×i+b，其中，i＝1，2，…，10，yi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，则校准行程内最大非线性误差max|yi‑si'|与全量程的比值为线性度，其中，i＝1，2，…，10，si'为校准行程内选取测量点处三光轴激光干涉仪(11)补偿后位移测量值。