[發明專利]一種角位移傳感器在線自標定方法

有效

• 申請號: 201310102446.0
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103162614A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 魯進;彭東林;陳錫侯;張天恒;湯其富
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于精密位移測量領域，特別適合于角位移傳感器測量誤差的在線自檢測。

背景技術

角位移傳感器是角位移測量元件。因為加工、安裝、電氣參數等偏差，這類傳感器進行角位移測量時存在誤差。通常，可以通過對這些傳感器進行標定，來提高測量精度。但是，目前公知的標定方法一般需要借助標準器或者更高精度的角位移測量儀器，不適合在線進行。另外，有一種公開的方法采用對極數不同的兩個電磁型角位移傳感器實現自標定，但這種方法需要兩套對極數不同的傳感器系統才可以實現。

發明內容

本發明針對上述問題，公開了一種角位移傳感器的在線自標定方法。這種自標定方法根據角度測量中的圓周封閉原理，主讀數頭在輔助讀數頭的協助下進行測量，通過對測量數據進行處理，可以在沒有標準器和其它高精度角位移測量儀器的條件下實現傳感器的在線自標定。

本發明采用的技術方案是：

在傳感器系統內部有主讀數頭和輔助讀數頭各一個，將傳感器轉子與被測對象的回轉部分固聯，使其分別在主讀數頭和輔助讀數頭的示值指示下，回轉到一系列特殊位置直到一個完整的360°，記錄在各個特殊位置時主讀數頭的示值，對示值進行數據處理后獲取傳感器的測量誤差函數，實現傳感器的在線自標定。

所述傳感器系統結構上包含轉子部分和定子部分，傳感器系統可以測量轉子和定子之間的相對回轉運動。

所述的主讀數頭是傳感器系統正常工作時使用的讀數頭，主讀數頭與傳感器轉子固定連接，可以在360°范圍內在系統分辨力的條件下給出轉子與定子任意相對角位移的測量值。

所述輔助讀數頭只在傳感器進行自標定時使用，輔助讀數頭可以與轉子固定，也可以與定子固定，用于輔助傳感器轉子和定子之間實現一個固定特殊角度的相對運動，輔助讀數頭與主讀數頭的結構形式和測量誤差可以相同也可以有差異。

所述固定特殊角度指轉子從主讀數頭讀數為0°轉到讀數為時轉過的實際角度，記為θ₀。其中，M為不等于被標定角位移傳感器測量誤差中所包含的主要誤差頻次以及這些主要頻次的整數倍的正整數，在這個前提下，M取為質數，如17,19,23，……等標定效果較好。在不同標定中M可以取為不同值，但在同一次標定中M只能取一個固定的值。

所述分別在主讀數頭和輔助讀數頭的示值指示下，回轉到一系列特殊位置直到一個完整的360°，記錄在各個特殊位置時主讀數頭的示值包括以下步驟：

1）將主讀數頭和輔助讀數頭清零；

2）將輔助讀數頭與定子固定并保持不動，轉動轉子至主讀數頭為的位置（i=0,1,2,···,n-1，步驟2）重復1次，i加1），記錄主讀數頭讀數為{A_2i}；

3）將輔助讀數頭與轉子固定（固定過程中應保持主讀數頭和輔助讀數頭的讀數不變化），轉動轉子至主讀數頭讀數為0，此時輔助讀數頭讀數不為零；

4）將輔助讀數頭與定子固定并保持不動，轉子在當前位置基礎上轉過θ₀，即轉至主讀數頭讀數為位置；

5）將輔助讀數頭與轉子固定（固定過程中應保持主讀數頭和輔助讀數頭的讀數不變化），轉動轉子至輔助讀數頭的讀數為0，記錄主讀數頭讀數為{A_2i+1}；

6）重復上述步驟2）至5），獲得主讀數頭的一個包含2n個測量值的序列A₀，A₁，…，A_2n-2，A_2n-1。

所述的對示值進行數據處理是指將前述的主讀數頭測量序列中的奇數項與偶數項逐項相減，得到一個包含n個點的序列{C_i}，即：C_i=A_2i+1-A_2i，并對{C_i}進行離散傅里葉變換，得到其對應的幅值譜{Am_i}和相位譜{P_i}。

在所述數據處理后，傳感器的測量誤差函數可以表示為式（1），

δ(θ)=A₀+k(θ)??（1）其中：δ(θ)是測量誤差函數；θ是被測角位移；