[发明专利]偏角误差补偿的电感传感器校准方法与装置

摘要

偏角误差补偿的电感传感器校准方法与装置属于精密测量技术领域。其校准方法与装置以双频激光干涉仪作为运动基准，超声波电机作为驱动元件，滚珠导轨作为导向元件，直线光栅尺作为反馈元件进行大行程、精定位。利用四个电涡流传感器补偿位移传递机构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

一种偏角误差补偿的电感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(8)的测量光束(8a)所在光轴共线，传感器支座(1)安装在基台(10)上，传感器夹持臂(2)固定在传感器支座(1)的侧面；所述位移传递机构采用超声波电机(4)直接驱动滚珠导轨(15)方式，位移传递机构由滚珠导轨(15)、超声波电机(4)、直线光栅尺(13)、直线光栅尺读数头(12)和校准平台组成，所述滚珠导轨(15)的滚珠导轨底座(15a)安装在基台(10)上，保证滚珠导轨(15)的运动方向与双频激光干涉仪(8)的测量光束(8a)平行，所述超声波电机(4)的超声波电机动子(4a)紧贴滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)，保证超声波电机(4)的摩擦力作用滚珠导轨(15)上时，滚珠导轨(15)能沿运动轴线运动，超声波电机支座(4c)安装在基台(10)上，超声波电机(4)的超声波电机定子(4b)安装在超声波电机支座(4c)上，所述直线光栅尺(13)贴在滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)外侧面，保证直线光栅尺(13)与滚珠导轨(15)的运动方向平行，光栅尺支撑板(11)安装在基台(10)上，直线光栅尺读数头(12)安装在光栅尺支撑板(11)上，并位于滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)的外侧，保证直线光栅尺读数头(12)与直线光栅尺(13)等高且平行，所述校准平台由转接板(6)、传感器校准板(5)和测量反射镜(7)组成，转接板(6)与滚珠导轨(15)固连，测量反射镜(7)位于双频激光干涉仪(8)的测量光路上，并安装在转接板(6)上，传感器校准板(5)安装在转接板(6)上的另一端，保证传感器校准板(5)上的对准刻线(5a)在双频激光干涉仪(8)的测量光束(8a)所在的光轴上；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(8)，双频激光干涉仪(8)的测量光束(8a)可以提供整个装置的位移基准，干涉仪支座(9)固装在基台(10)上，双频激光干涉仪(8)固装在干涉仪支座(9)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)两两分布布置在滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)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(10)上，保证两电涡流传感器的探头等高，且与滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)侧面平行，电涡流传感器三(14c)与电涡流传感器四(14d)固定在滚珠导轨(15)的滚珠导轨滑块(15b)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(10)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(8)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(8)位移测量值s1'进行补偿，得到双频激光干涉仪(8)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yi＝k×si+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，si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|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双频激光干涉仪(8)补偿后位移测量值。