[發明專利]電容傳感器位移補償的電感傳感器校準方法與裝置

在審

• 申請號: 201610311975.5
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN107367223A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王雷;譚久彬;趙勃;孫傳智
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電容傳感器位移補償的電感傳感器校準方法與裝置，其特征在于：該校準裝置主要包括被校準位移傳感器、位移傳遞機構和位移基準儀器三部分，所述被校準位移傳感器為電感位移傳感器(3)，電感位移傳感器(3)采用傳感器夾持臂(2)進行夾持固定，調整電感位移傳感器(3)的位置，保證電感位移傳感器(3)的測針(3a)運動軸線與雙頻激光干涉儀(10)的測量光束(10a)所在光軸共線，傳感器支座(1)安裝在基臺(12)上，傳感器夾持臂(2)固定在傳感器支座(1)的側面；所述位移傳遞機構由宏動定位平臺與微動定位平臺組成，宏動定位平臺由滾珠導軌(14)、直線電機(13)、直線光柵尺(17)和直線光柵尺讀數頭(16)組成，宏動定位平臺安裝在基臺(12)上，保證宏動定位平臺運動方向與雙頻激光干涉儀(10)的測量光束(10a)平行，所述直線電機(13)的直線電機動子(13a)與滾珠導軌(14)的滾珠導軌滑塊(14a)固連，保證直線電機(13)的推力作用點靠近氣浮導軌(14)的運動軸線，直線電機(13)的直線電機定子(13b)安裝在滾珠導軌(14)的滾珠導軌座(14b)內，直線光柵尺(17)貼在滾珠導軌(14)的滾珠導軌滑塊(14a)外側面，保證直線光柵尺(17)與滾珠導軌(14)的運動方向平行，光柵尺支撐板(15)安裝在基臺(12)上，直線光柵尺讀數頭(16)安裝在光柵尺支撐板(15)上，并位于滾珠導軌(14)的滾珠導軌滑塊(14a)的外側，保證直線光柵尺讀數頭(16)與直線光柵尺(17)等高且平行，微動定位平臺由氣浮導軌(6)、音圈電機(8)、微動臺轉接板(5)、傳感器校準板(4)和測量反射鏡(7)組成，微動定位平臺安裝在宏動定位平臺上，保證微動定位平臺的運動方向與雙頻激光干涉儀(10)的測量光束(10a)平行，微動臺轉接板(5)與氣浮導軌(6)固連，測量反射鏡(7)位于雙頻激光干涉儀(10)的測量光路上，并安裝在微動臺轉接板(5)上，傳感器校準板(4)安裝在微動臺轉接板(5)上的另一端， 保證傳感器校準板(4)上的對準刻線(4a)在雙頻激光干涉儀(10)的測量光束(10a)所在的光軸上，宏動導軌轉接板(18)安裝在滾珠導軌(14)的滾珠導軌滑塊(14a)上，氣浮導軌(6)的氣浮導軌底座(6a)安裝在宏動導軌轉接板(18)上，所述音圈電機(8)安裝在宏動導軌轉接板(18)的另一端，音圈電機動子安裝板(8a)與氣浮導軌(6)的氣浮導軌滑塊(6b)固連，音圈電機(8)的音圈電機動子(8b)安裝在音圈電機動子安裝板(8a)上，音圈電機定子安裝板(8d)安裝在宏動導軌轉接板(18)上，音圈電機(8)的音圈電機定子(8c)安裝在音圈電機定子安裝板(8d)上；控制位移傳遞機構進行回零運動，使其回到校準裝置的初始零點；控制位移傳遞機構進行壓表運動，使其運動到電感位移傳感器(3)校準起始點；所述位移基準儀器采用雙頻激光干涉儀(10)，雙頻激光干涉儀(10)的測量光束(10a)可以提供整個裝置的位移基準，干涉儀支座(11)固裝在基臺(12)上，雙頻激光干涉儀(10)固裝在干涉儀支座(11)上，電容傳感器(9)用來測量位移傳遞機構運動過程中所產生的偏轉角和俯仰角，所述電容傳感器(9)兩兩分布布置在滾珠導軌(14)的上側和右側，電容傳感器安裝板一(9c)安裝在基臺(12)上，電容傳感器一(9a)安裝在電容傳感器安裝板一(9c)上，并位于滾珠導軌(14)的上側，電容傳感器二(9b)安裝在電容傳感器安裝板一(9c)上，并位于滾珠導軌(14)的右側，保證兩電容傳感器與被測面平行，電容傳感器安裝板二(9f)安裝在基臺(12)上，電容傳感器三(9d)安裝在電容傳感器安裝板二(9f)上，并位于滾珠導軌(14)的上側，電容傳感器四(9e)安裝在電容傳感器安裝板二(9f)上，并位于滾珠導軌(14)的右側，保證兩電容傳感器與被測面平行，同時保證電容傳感器一(9a)與電容傳感器三(9d)等高，保證電容傳感器二(9b)與電容傳感器四(9e)右對齊；控制位移傳遞機構進行校準運動，在電感位移傳感 器(3)校準行程內，等間隔選取10個點，當位移傳遞機構運動到選取測量點時，同步采集雙頻激光干涉儀(10)位移測量值s₁'、電容傳感器一(9a)測得位移值s₂'、電容傳感器二(9b)測得位移值s₃'、電容傳感器三(9d)測得位移值s₄'、電容傳感器四(9e)測得位移值s₅'與電感位移傳感器(3)位移值s；利用電容傳感器一(9a)測得位移值s₂'、電容傳感器二(9b)測得位移值s₃'、電容傳感器三(9d)測得位移值s₄'、電容傳感器四(9e)測得位移值s₅'對雙頻激光干涉儀(10)位移測量值s₁'進行補償，得到雙頻激光干涉儀(10)補償后位移測量值s'；將采集到的數據進行線性擬合得到函數y_i＝k×s_i+b，其中，i＝1，2，…，10，y_i為擬合后電感位移傳感器(3)位移測量值，k為擬合系數，b為擬合截距，s_i為擬合前電感位移傳感器(3)位移測量值，則在校準行程內最大非線性誤差max|y_i-s_i'|與全量程的比值為線性度，其中，i＝1，2，…，10，s_i'為校準行程內選取測量點處雙頻激光干涉儀(10)補償后位移測量值。