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時(shí)柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定研究
精密測(cè)量?jī)x器標(biāo)定技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，也是計(jì)量領(lǐng)域科學(xué)研究的重要方面。角位移測(cè)量大量存在于以制造業(yè)為代表的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐中。時(shí)柵作為一種新型的E+E位移傳感器，利用時(shí)間測(cè)量空間位移，以較低的加工成本獲得了較高的測(cè)量精度。自標(biāo)定技術(shù)可以在沒有標(biāo)準(zhǔn)器和參考母儀的條件下實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)的誤差自標(biāo)定。

時(shí)柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定研究
針對(duì)場(chǎng)式時(shí)柵角E+E位移傳感器需要高精度參考母儀對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，和在惡劣工作環(huán)境中傳感器的電氣、機(jī)械等參數(shù)發(fā)生變化的問題。根據(jù)計(jì)量檢測(cè)體系中的圓周封閉原則以及場(chǎng)式時(shí)柵角E+E位移傳感器自身誤差特點(diǎn)，提出一種時(shí)柵角E+E位移傳感器系統(tǒng)誤差自標(biāo)定方法。實(shí)驗(yàn)證明，采用這種誤差自標(biāo)定方法消除了時(shí)柵系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的影響，實(shí)現(xiàn)了時(shí)柵角E+E位移傳感器的誤差標(biāo)定。所在的課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，開展了時(shí)柵角E+E位移傳感器量值溯源，誤差自標(biāo)定等方面的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：根據(jù)角位移測(cè)量領(lǐng)域圓周封閉原則提出了一種時(shí)柵角E+E位移傳感器量值溯源的方案。從計(jì)量檢測(cè)體系的角度分析角位移測(cè)量的量值溯源問題，以及傳感器檢定、標(biāo)定和校準(zhǔn)之間的關(guān)系。對(duì)角E+E位移傳感器各種自標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了比較和研究，獲得理論指導(dǎo)和借鑒。提出了時(shí)柵系統(tǒng)誤差自標(biāo)定方案，進(jìn)行理論推導(dǎo)。探討了時(shí)柵E+E位移傳感器的測(cè)量原理以及位移測(cè)量中的時(shí)空轉(zhuǎn)換思想，從誤差自標(biāo)定的角度通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)研究了場(chǎng)式時(shí)柵的誤差特點(diǎn)。研究了場(chǎng)式時(shí)柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定的一種可行性結(jié)構(gòu)，利用時(shí)柵傳感器對(duì)極點(diǎn)誤差極小的特點(diǎn)和差極式時(shí)柵極距存在的差分關(guān)系，建立基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)傳感器進(jìn)行自標(biāo)定檢測(cè)，獲取傳感器的誤差曲線。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)柵自標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)時(shí)柵傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣和分析，進(jìn)行了信號(hào)正交性實(shí)驗(yàn)，間距誤差驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，對(duì)極內(nèi)對(duì)極點(diǎn)誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)，誤差分離及誤差修正實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了時(shí)柵自標(biāo)定方法的正確性和可行性。結(jié)果顯示,補(bǔ)償后時(shí)柵角E+E位移傳感器的測(cè)量精度得到明顯提高。對(duì)一非球面凸透鏡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量,得到了自由曲面測(cè)點(diǎn)傾角的計(jì)算方法,并用傾角誤差模型修正了測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,量化的傾角誤差模型可以將時(shí)柵角E+E位移傳感器的測(cè)量誤差控制到小于10μm,滿足時(shí)柵角E+E位移傳感器在自由曲面測(cè)量中應(yīng)用的要求。

時(shí)柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定研究
綜上所述，在研究相關(guān)自標(biāo)定方法和角位移量值溯源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并研制了具有自標(biāo)定功能的時(shí)柵角E+E位移傳感器。通過理論推導(dǎo)，誤差分析，樣機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證明確了時(shí)柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定的基本結(jié)構(gòu)形式，提高了測(cè)量精度。