[發明專利]宏微結合的電感位移傳感器校準方法與裝置

在審

• 申請號: 201610311986.3
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN107367250A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 譚久彬;王雷;孫傳智;趙勃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種宏微結合的電感位移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(9)的測量光束(9a)所在光軸共線，傳感器支座(1)安裝在基臺(11)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，宏動定位平臺由雙V型槽導軌(13)、直流電機(16)、滾珠絲杠(12)、電容傳感器(15)組成，宏動定位平臺安裝在基臺(11)上，保證宏動定位平臺運動方向與雙頻激光干涉儀(9)的測量光束(9a)平行，直流電機安裝板(16a)安裝在基臺(11)上，直流電機定子(16b)固定在直流電機安裝板(16a)上，所述滾珠絲杠(12)由螺桿(12a)和螺母(12b)組成，螺桿(12a)一端與直流電機轉子固連，另一端固定在軸承(16c)上，軸承(16c)安裝在基臺(11)上，螺母(12b)與雙V型槽導軌(13)的滑塊(13a)固連，雙V型槽導軌(13)的導軌座(13b)安裝在基臺(11)上，宏動導軌轉接板(8)安裝在雙V型槽導軌(13)的滑塊(13a)上，所述電容傳感器(15)安裝在宏動導軌轉接板(8)上，電容傳感器(15)探頭(15a)測量微動定位平臺被測面，微動定位平臺由壓電陶瓷位移臺(7)、傳感器校準板(4)和測量反射鏡(6)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(9)的測量光束(9a)平行，微動臺轉接板(5)與壓電陶瓷位移臺(7)固連，測量反射鏡(6)位于雙頻激光干涉儀(9)的測量光路上，且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(9)的測量光束(9a) 所在的光軸上，壓電陶瓷位移臺(7)安裝在宏動導軌轉接板(8)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(9)，雙頻激光干涉儀(9)的測量光束(9a)可以提供整個裝置的位移基準，干涉儀支座(10)固裝在基臺(11)上，雙頻激光干涉儀(9)固裝在干涉儀支座(10)上，電渦流傳感器(14)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，所述電渦流傳感器(14)兩兩分布布置在雙V型槽導軌(13)的滑塊(13a)兩側，其中電渦流傳感器一(14a)與電渦流傳感器二(14b)安裝在基臺(11)上，保證兩電渦流傳感器的探頭等高，且與雙V型槽導軌(13)滑塊(13a)側面平行，電渦流傳感器三(14c)與電渦流傳感器四(14d)固定在雙V型槽導軌(13)滑塊(13a)另一側面上，保證兩電渦流傳感器探頭等高，且與被測金屬板(14e)平行，所述被測金屬板(14e)固定在基臺(11)上；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(9)位移測量值s₁'、電渦流傳感器一(14a)測得位移值s₂'、電渦流傳感器二(14b)測得位移值s₃'、電渦流傳感器三(14c)測得位移值s₄'、電渦流傳感器四(14d)測得位移值s₅'與電感位移傳感器(3)位移值s；利用電渦流傳感器一(14a)測得位移值s₂'、電渦流傳感器二(14b)測得位移值s₃'、電渦流傳感器三(14c)測得位移值s₄'、電渦流傳感器四(14d)測得位移值s₅'對雙頻激光干涉儀(9)位移測量值s₁'進行補償，得到雙頻激光干涉儀(9)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(9)補償后位移測量值。