文档名：基于拼接技术的大量程绝对式直线时栅位移传感器自校准方法研究
摘要：针对大量程直线位移传感器扩展测量范围和实现绝对定位互相矛盾的问题,在其应用场合缺乏高效安装高精度参考器件的条件,导致难以频繁在线校准以保持其测量精度,基于拼接技术提出一种适用于直线时栅位移传感器的误差延拓自校准新方法.,将复杂的大量程绝对式测量拆分为单段栅尺上的绝对位移测量和栅尺拼接后的绝对位置判断;将绝对位置数据作为位置判断依据并构建双测头结构,实现接缝处感应信号的平滑过渡;利用原生的双测头结构获得定距测量序列,结合误差延拓法构建周期误差函数,再使用快速傅里叶变换获得测量序列幅度谱重构误差函数.为了验证上述方法的可行性和有效性,制作了单段栅尺长度为600mm的传感器样机进行实验.结果表明,2段栅尺拼接后在量程903mm内能够实现绝对位置测量;采用自校准方法后传感器单周期内平均误差峰值从2.00μm降至0.59μm,误差补偿效果为70.50％;大量程误差峰值从18.93μm降至0.75μm,误差补偿效果为96.04％;此外,通过校准效果对比实验证明了误差延拓自校准方法优于基于傅里叶谐波补偿的比较校准法,误差校准效果提升约76.20％.
Abstract：Withthecontradictionbetweenextendedmeasuringrangeandabsolutepositioningoflargerangelineardisplacementsensor,andalackofefficientinstallationofhigh-precisionreferencedevicesinitsapplicationfield,itisdifficulttofrequentlycalibrateonlinetomaintainitsmeasurementaccuracy.Thispaperproposesanewerrorcontinuationself-calibrationmethodforlineartime-gratingdisplacementsensorbasedonsplicingtechnology.First,thecomplexlargerangeabsolutemeasurementisdividedintotheabsolutedisplacementmeasurementonasinglegridscaleandtheabsolutepositionjudgmentafterthegridscaleisspliced.Then,theabsolutepositiondataisemployedasthebasisofpositionjudgmentandthedoubleprobestructureisbuilttorealizethesmoothtransitionoftheinducedsignalatthejoint.Finally,theoriginaltwo-probestructureisemployedtoobtaintherangemeasurementsequence,theperiodicerrorfunctionisbuiltwiththeerrorcontinuationmethod,andtheamplitudespectrumreconstructionerrorfunctionisobtainedbythefastFouriertransformmethod.Toverifythefeasibilityandeffectivenessoftheabovemethod,asensorprototypewithasinglesegmentgridrulerlengthof600mmismadeforexperiment.Ourresultsshowtheabsolutepositionmeasurementisrealizedwithinthemeasuringrangeof903mmafterthetwogridscalesaresplicingtogether.Aftertheself-calibrationmethodisadopted,theaveragepeakingerrorofthesensorinasinglecycledecreasesfrom2.00μmto0.59μm,andtheerrorcompensationeffectis70.50％.Thepeakvalueoflarge-rangeerrordecreasesfrom18.93μmto0.75μm,andtheerrorcompensationeffectis96.04％.Moreover,thecalibrationeffectcomparisonexperimentdemonstratesourself-calibrationmethodissuperiortothetraditionalcomparisoncalibrationmethodbasedonFourierharmoniccompensation,andtheerrorcalibrationeffectisimprovedbyabout76.20％.Ourresearchmayprovidesomereferencesforrangeexpansionanderrorself-calibrationforabsolutelineardisplacementsensor.
作者：黄猛 樊星辰 陈磊 王中行 Author：HUANGMeng FANXingchen CHENLei WANGZhongxing
作者单位：重庆理工大学机械检测与装备技术教育部工程研究中心,重庆400054;时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室,重庆400054重庆理工大学机械检测与装备技术教育部工程研究中心,重庆400054;时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室,重庆400054;通用技术集团国测时栅科技有限公司,重庆400041通用技术集团国测时栅科技有限公司,重庆400041
刊名：重庆理工大学学报 PKU
Journal：JournalofChongqingInstituteofTechnology
年，卷(期)：2024, 38(9)
分类号：TH7
关键词：大量程 绝对式 位移传感器 误差校准 时栅
Keywords：largerange absoluteform displacementsensor errorcalibration timegrating
机标分类号：TP212TH165+3TN911.73
在线出版日期：2024年7月11日
基金项目：重庆市教委科学技术研究项目基于拼接技术的大量程绝对式直线时栅位移传感器自校准方法研究[
期刊论文] 重庆理工大学学报--2024, 38(9)黄猛 樊星辰 陈磊 王中行针对大量程直线位移传感器扩展测量范围和实现绝对定位互相矛盾的问题,在其应用场合缺乏高效安装高精度参考器件的条件,导致难以频繁在线校准以保持其测量精度,基于拼接技术提出一种适用于直线时栅位移传感器的误差延拓...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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