[发明专利]洛伦兹力电机直驱式电感传感器校准装置

摘要

洛伦兹力电机直驱式电感传感器校准装置属于精密测量技术领域。其校准装置以双频激光干涉仪作为运动基准，音圈电机作为宏动驱动元件，气浮导轨作为宏动导向元件，电容传感器与双频激光干涉仪作为宏动反馈元件进行宏动粗定位；采用压电陶瓷位移台进行微动定位，补偿宏动定位误差。利用四个电容传感器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

1.一种洛伦兹力电机直驱式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)运动轴线与双频激光干涉仪(7)的测量光束(7a)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，宏动定位平台由音圈电机(14)、气浮导轨(10)、电容传感器(13)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双频激光干涉仪(7)的测量光束(7a)平行，音圈电机安装板(14a)安装在基台(9)上，所述音圈电机定子(14b)安装在音圈电机安装板(14a)上，音圈电机连接板(14d)与气浮导轨(10)的滑块(10b)固连，音圈电机动子(14c)安装在音圈电机连接板(14d)上，气浮导轨(10)的导轨座(10a)安装在基台(9)上，所述电容传感器(13)安装在气浮导轨(10)的滑块(10b)上，电容传感器(13)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(12)、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(7)的测量光束(7a)平行，微动定位平台转接板(5)与压电陶瓷位移台(12)固连，测量反射镜(6)位于双频激光干涉仪(7)的测量光路上，且安装在微动定位平台转接板(5)上，传感器校准板(4)安装在微动定位平台转接板(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(7)的测量光束(7a)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(7)，双频激光干涉仪(7)的测量光束(7a)可以提供整个装置的位移基准，干涉仪支座(8)固装在基台(9)上，双频激光干涉仪(7)固装在干涉仪支座(8)上；偏转电容传感器(11)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，所述偏转电容传感器(11)两两分布布置在气浮导轨(10)的上侧和右侧，偏转电容传感器安装板一(11c)安装在基台(9)上，偏转电容传感器一(11a)安装在偏转电容传感器安装板一(11c)上，并位于气浮导轨(10)的上侧，偏转电容传感器二(11b)安装在偏转电容传感器安装板一(11c)上，并位于气浮导轨(10)的右侧，保证两偏转电容传感器与被测面平行，偏转电容传感器安装板二(11f)安装在基台(9)上，偏转电容传感器三(11d)安装在偏转电容传感器安装板二(11f)上，并位于气浮导轨(10)的上侧，偏转电容传感器四(11e)安装在偏转电容传感器安装板二(11f)上，并位于气浮导轨(10)的右侧，保证两偏转电容传感器与被测面平行，同时保证偏转电容传感器一(11a)与偏转电容传感器三(11d)等高，保证偏转电容传感器二(11b)与偏转电容传感器四(11e)右对齐，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个测量点点，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(7)位移测量值s、偏转电容传感器一(11a)位移测量值s1、偏转电容传感器二(11b)位移测量值s2、偏转电容传感器三(11d)位移测量值s3、偏转电容传感器四(11e)位移测量值s4与电感位移传感器(3)位移测量值l；利用偏转电容传感器一(11a)位移测量值s1、偏转电容传感器二(11b)位移测量值s2、偏转电容传感器三(11d)位移测量值s3、偏转电容传感器四(11e)位移测量值s4对双频激光干涉仪(7)位移测量值s进行补偿，得到双频激光干涉仪(7)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双频激光干涉仪(7)补偿后位移测量值。