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PSD位移E+E傳感器測(cè)量誤差的修正方法
為了提高自制位置敏感探測(cè)器()激光三角PSD位移E+E傳感器的精度,提出一種簡(jiǎn)單、可行的數(shù)據(jù)修正方法,對(duì)傳感器所采用的測(cè)量原理、敏感器件及自制工藝等進(jìn)行了研究。對(duì)自制的PSD位移E+E傳感器的靜態(tài)精度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,分析其位移誤差曲線。通過(guò)將位移測(cè)量誤差曲線與敏感器件自身檢出誤差曲線進(jìn)行比對(duì),結(jié)合自制傳感器的組裝工藝,分析其誤差來(lái)源。基于磁敏感角度測(cè)量處理器MLX90316開(kāi)發(fā)了一種PSD位移E+E傳感器。

PSD位移E+E傳感器測(cè)量誤差的修正方法
分析了PSD位移E+E傳感器的測(cè)量原理并推導(dǎo)了拉線位移與滾輪角度的解析關(guān)系。基于Cortex ARM處理器,設(shè)計(jì)了PSD位移E+E傳感器的角度信號(hào)采集和信號(hào)輸出電路;完成了傳感器的整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)了PSD位移E+E傳感器的應(yīng)用軟件,具有參數(shù)設(shè)置、傳感器標(biāo)定及符合標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議的通訊等功能。試驗(yàn)表明:PSD位移E+E傳感器測(cè)量精度能達(dá)到0.02 mm,性能穩(wěn)定,可滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)ξ灰茰y(cè)量的需求。然后,通過(guò)調(diào)整激光三角測(cè)量原理中位移傳遞公式的具體參數(shù),達(dá)到優(yōu)化自制PSD位移E+E傳感器的靜態(tài)精度的目的。zui后,用反復(fù)多次地,不同測(cè)量范圍、測(cè)量步長(zhǎng)下的位移數(shù)據(jù)曲線優(yōu)化效果,證明這種修正方法的普適性。為了提高PSD位移E+E傳感器標(biāo)定精度和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定,設(shè)計(jì)一種量程為18cm的PSD位移E+E傳感器校準(zhǔn)裝置對(duì)PSD位移E+E傳感器進(jìn)行在線校準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)解調(diào)儀測(cè)量的波長(zhǎng)量和計(jì)算得出的位移量進(jìn)行zui小二乘法擬合得到傳感器的靜態(tài)標(biāo)定系數(shù),并對(duì)標(biāo)定裝置和傳感器進(jìn)行不確定度評(píng)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PSD位移E+E傳感器標(biāo)定平臺(tái)標(biāo)定得到PSD位移E+E傳感器的靈敏度為0.0145nm/mm,線性度為99.87%,重復(fù)性誤差為0.082%,校準(zhǔn)裝置的測(cè)量不確定度為0.11mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:經(jīng)過(guò)該方法修正后,自制的PSD位移E+E傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差降低約80%,其靜態(tài)位移精度基本達(dá)到1%。這種修正方法能夠簡(jiǎn)單、有效地提高激光三角PSD位移E+E傳感器的測(cè)量精度。針對(duì)PSD位移E+E傳感器性能檢測(cè)要求,提出一種新型PSD位移E+E傳感器性能檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。此方案采用手動(dòng)夾緊方式,通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)上的直線運(yùn)動(dòng)單元帶動(dòng)磁鋼與PSD位移E+E傳感器做相對(duì)運(yùn)動(dòng),采集卡將傳感器信號(hào)傳遞給工控機(jī),由工控機(jī)分析PSD位移E+E傳感器的精確度。

PSD位移E+E傳感器測(cè)量誤差的修正方法
在此基礎(chǔ)上,完成檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并在Solid Works平臺(tái)中建立該檢測(cè)設(shè)備的三維CAD模型,完成此試驗(yàn)平臺(tái)核心部件選型與電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明:該設(shè)備能完成PSD位移E+E傳感器性能檢測(cè)的所有動(dòng)作要求。