1.一种直线位移传感器的误差测量方法,其特征在于,包括:
步骤一、设置测量点个数m,并根据公式 确定每个测量点的位置,其中,YFS为直线位移传感器的测量量程,d为相邻两测量点的间距;
步骤二、利用直线位移传感器、激光干涉仪进行m个测量点的直线位移测量,并记录各个测量点的传感器测量值和激光干涉仪测量值,得到传感器测量值序列{si}和激光干涉仪测量值序列{ki},其中,i=1,2,3,...,m;
步骤三、先利用公式xi=si-s1对传感器测量值序列{si}进行归一化处理,得到归一化的传感器测量值序列{xi},利用公式yi=ki-k1对激光干涉仪测量值序列{ki}进行归一化处理,得到归一化的激光干涉仪测量值序列{yi};再利用公式ei=xi-yi,计算得到传感器测量误差值序列{ei};
步骤四、根据传感器测量误差值序列{ei}、归一化的传感器测量值序列{xi},采用谐波修正法,画出直线位移传感器的测量误差曲线;其中,所述测量误差曲线的横坐标为归一化的传感器测量值序列{xi}、纵坐标为传感器测量误差值序列{ei};
步骤五、根据所述测量误差曲线,采用误差分析算法建立直线位移传感器的测量误差函数,并将该测量误差函数存储到直线位移传感器的数据处理模块中,作为直线位移传感器需要修正的误差;其中,所述误差分析算法为:将测量误差曲线分为线性部分和周期封闭部分;首先,对线性部分建立误差线性方程其次,将归一化的传感器测量值序列{xi}代入建立的误差线性方程,得到线性误差序列{Ei},其中, 再次,利用公式ri=ei-Ei,计算得到周期封闭误差序列{ri};然后,根据周期封闭误差序列{ri}建立误差周期封闭方程其中,n表示谐波次数,ω1表示基本角频率,
最后,得到直线位移传感器
的测量误差函数:
2.一种直线位移传感器的误差测量装置,利用如权利要求1所述的误差测量方法进行测量,所述直线位移传感器为由动测头(6)和定尺(7)构成的时栅直线位移传感器,其特征在于:该装置包括气浮直线导轨(1)、工程控制机(2)、激光干涉仪、伺服直线电机(4)、电机驱动控制模块(5)和与时栅直线位移传感器配套的传感器电气驱动系统(3),所述气浮直线导轨(1)固定在实验平台上,气浮直线导轨(1)上设置有滑块(11),伺服直线电机(4)固定在实验平台上且输出轴与滑块(11)连接,激光干涉仪包括激光器(8)、干涉镜(9)和反射镜(10),激光器(8)通过激光器支架设置在实验平台旁边,反射镜(10)固定安装在滑块(11)上,干涉镜(9)固定安装在气浮直线导轨(1)上且位于反射镜与激光器之间,工程控制机(2)与电机驱动控制模块(5)电连接,电机驱动控制模块(5)与伺服直线电机(4)电连接,工程控制机(2)根据设置的测量点个数m以及每个测量点的位置发送运动控制指令给电机驱动控制模块,电机驱动控制模块根据该运动控制指令控制伺服直线电机带动滑块沿气浮直线导轨运动到相应的测量点位置,激光器(8)与工程控制机(2)电连接,将测量的直线位移值发送给工程控制机;
定尺(7)固定安装在实验平台上且与气浮直线导轨(1)平行,动测头(6)固定安装在滑块(11)上且与定尺(7)正对平行;定尺(7)的激励线圈、动测头(6)的感应线圈与传感器电气驱动系统(3)电连接,传感器电气驱动系统(3)与工程控制机(2)电连接,将测量的直线位移值发送给工程控制机,工程控制机将建立的测量误差函数存储到传感器电气驱动系统中,作为时栅直线位移传感器需要修正的误差。
3.根据权利要求2所述的直线位移传感器的误差测量装置,其特征在于:所述电机驱动控制模块(5)包括与工程控制机(2)电连接的控制器(51)和与控制器(51)、伺服直线电机(4)电连接的电机驱动器(52),所述传感器电气驱动系统(3)与控制器(51)电连接,将测量的直线位移值反馈给控制器,作为滑块的当前位置反馈。