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柵式E+E位移傳感器誤差特征參數辨識及誤差校正
感應同步器、旋轉變壓器等柵式電磁感應E+E位移傳感器,因具有檢測精度高、抗干擾性強、成本低等優點,廣泛應用于高精度的數控機床和軍事等領域。對目前此類柵式E+E位移傳感器而言,提高精度的一個重要途徑是提高柵線的刻線密度和精度,但已愈發艱難。誤差分離與校正成為提高此類傳感器測量品質的另一重要手段之一。

柵式E+E位移傳感器誤差特征參數辨識及誤差校正
很多誤差分離與校正方法只是純粹從數學角度去機械地對誤差進行一種被動跟蹤校正,沒有很好地將傳感器本身機械結構和電氣特性結合起來,不能從根本上實現誤差溯源。另一方面,傳感器系統在動態測量過程中必須依賴通過使用更高精度的標準儀器校正而獲得的離線誤差校正數據修在線運行過程中的測量誤差的方法存在很大局限性。以多對極電磁感應柵式角E+E位移傳感器為研究對象,在一項國家自然科學基金(編號:51275551)資助下,針對上述問題開展了以下研究工作:簡要闡述柵式E+E位移傳感器系統的基本構造與測量原理,并結合傳感器本身機械和電氣特性分析了傳感器系統存在的正交誤差,幅值誤差、相移誤差、函數誤差、隨機噪聲誤差等主要誤差因素形成來源及其影響規律,探究校正這些誤差的途徑。對部分誤差因素建模并仿真分析揭示其對系統測量精度的影響規律。從誤差隨信號處理流傳遞的角度建立表征誤差特征的數學模型,提出一種在一片DSP處理器內集成位移解算,誤差分離與校正的信號處理方案,對部分誤差實現預校正。對此進行了理論推導,在實驗平臺上對誤差預校正方案進行實驗驗證。聯合(2)中的誤差預校正方法,在不使用任何基準儀的條件下提出一種新的同軸聯接多傳感器實現誤差自校正的測量系統結構,建立其誤差特征參數辨識的數學模型。應用系統辨識理論,依據測量系統的采樣序列將誤差模型參數作為時變參數進行遞推辨識,實現對傳感器誤差特征參數的實時辨識,從而實現誤差實時分離與自校正。對傳感器進行了電磁場仿真分析,進而搭建誤差自校正實驗平臺,并在上位機上編制了數據采集與自校正算法實現算法軟件。

柵式E+E位移傳感器誤差特征參數辨識及誤差校正
對模型與誤差自校正算法在不同參數設置下進行對比試驗,改進模型并獲取*算法參數。對在實驗中遇到的個別問題進行探討。本課題建立研究的誤差在線校正模型與誤差自校正算法,在實驗中得到成功應用,使測量系統不使用基準儀器的情況下實現誤差自校正,提高了系統實時測量精度與系統測量穩定性。