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時柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定研究
精密測量儀器標(biāo)定技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，也是計量領(lǐng)域科學(xué)研究的重要方面。角位移測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)實踐中。時柵作為一種新型的E+E位移傳感器，利用時間測量空間位移，以較低的加工成本獲得了較高的測量精度。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現(xiàn)傳感器系統(tǒng)的誤差自標(biāo)定。

時柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定研究
針對場式時柵角E+E位移傳感器需要高精度參考母儀對其進(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)計量檢測體系中的圓周封閉原則以及場式時柵角E+E位移傳感器自身誤差特點，提出一種時柵角E+E位移傳感器系統(tǒng)誤差自標(biāo)定方法。實驗證明，采用這種誤差自標(biāo)定方法消除了時柵系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)了時柵角E+E位移傳感器的誤差標(biāo)定。所在的課題組在國家自然科學(xué)基金的資助下，開展了時柵角E+E位移傳感器量值溯源，誤差自標(biāo)定等方面的研究。主要研究內(nèi)容如下：根據(jù)角位移測量領(lǐng)域圓周封閉原則提出了一種時柵角E+E位移傳感器量值溯源的方案。從計量檢測體系的角度分析角位移測量的量值溯源問題，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。提出了時柵系統(tǒng)誤差自標(biāo)定方案，進(jìn)行理論推導(dǎo)。探討了時柵E+E位移傳感器的測量原理以及位移測量中的時空轉(zhuǎn)換思想，從誤差自標(biāo)定的角度通過理論推導(dǎo)和實驗研究了場式時柵的誤差特點。研究了場式時柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定的一種可行性結(jié)構(gòu)，利用時柵傳感器對極點誤差極小的特點和差極式時柵極距存在的差分關(guān)系，建立基準(zhǔn)點，對傳感器進(jìn)行自標(biāo)定檢測，獲取傳感器的誤差曲線。通過實驗對時柵自標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行了驗證。對時柵傳感器信號進(jìn)行采樣和分析，進(jìn)行了信號正交性實驗，間距誤差驗證實驗，對極內(nèi)對極點誤差測量實驗，誤差分離及誤差修正實驗。驗證了時柵自標(biāo)定方法的正確性和可行性。結(jié)果顯示,補(bǔ)償后時柵角E+E位移傳感器的測量精度得到明顯提高。對一非球面凸透鏡進(jìn)行了實驗測量,得到了自由曲面測點傾角的計算方法,并用傾角誤差模型修正了測量數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明,量化的傾角誤差模型可以將時柵角E+E位移傳感器的測量誤差控制到小于10μm,滿足時柵角E+E位移傳感器在自由曲面測量中應(yīng)用的要求。

時柵角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)計并研制了具有自標(biāo)定功能的時柵角E+E位移傳感器。通過理論推導(dǎo)，誤差分析，樣機(jī)設(shè)計和實驗驗證明確了時柵角E+E位移傳感器自標(biāo)定的基本結(jié)構(gòu)形式，提高了測量精度。