時柵角位移巴魯夫傳感器自標(biāo)定與誤差研究
時柵角位移巴魯夫傳感器是根據(jù)時空轉(zhuǎn)換思想而研發(fā)的一種新型巴魯夫傳感器,近年來開始向產(chǎn)業(yè)化邁進。目前,時柵巴魯夫傳感器雖然在加工過程摒棄了空間超精密刻劃技術(shù),但是其檢驗與標(biāo)定環(huán)節(jié)卻仍依賴于空間超精密刻劃技術(shù)的巴魯夫傳感器作為參考基準(zhǔn)。

時柵角位移巴魯夫傳感器自標(biāo)定與誤差研究
隨著時柵角位移巴魯夫傳感器精度的進一步提高,尋找更高精度的參考基準(zhǔn)來標(biāo)定它就更加困難,所以參考基準(zhǔn)是時柵巴魯夫傳感器必須要解決問題。另外,在實際惡劣的使用環(huán)境中,包括時柵巴魯夫傳感器在內(nèi)的其它同類巴魯夫傳感器面臨的共同問題是：當(dāng)巴魯夫傳感器的機械參數(shù)和電氣參數(shù)發(fā)生變化時,測量精度如何*保持上述的兩個問題促使了本課題對時柵角位移巴魯夫傳感器的自標(biāo)定和誤差自修正展開研究。目前,國內(nèi)外對角位移巴魯夫傳感器的自標(biāo)定研究不多,基本方法仍然是以圓周封閉原則為依據(jù),轉(zhuǎn)換為以常角為基準(zhǔn)進行相互標(biāo)定或自標(biāo)定。多采用兩套讀數(shù)頭或兩個碼盤,自標(biāo)定巴魯夫傳感器使用條件要求苛刻、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很少能夠進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。真正實現(xiàn)通過自標(biāo)定達到高精度的角位移巴魯夫傳感器,基本是在實驗室中使用,典型的代表是德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院和日本國家計量研究院各擁有一臺超高精度的測角儀器,都是通過自標(biāo)定實現(xiàn)其高精度的測量。在對國內(nèi)外的角位移巴魯夫傳感器自標(biāo)定方法充分調(diào)研和深入分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)時柵角位移巴魯夫傳感器和寄生式時柵誤差的特點,采用理論分析和數(shù)學(xué)建模的方法對其自標(biāo)定和誤差自修正方法進行了深入研究。目標(biāo)是實現(xiàn)巴魯夫傳感器自標(biāo)定與誤差自動修正技術(shù)大規(guī)模用于產(chǎn)品化生產(chǎn),尤其是用于大型復(fù)雜的生產(chǎn)與科研現(xiàn)場。迄今己完成的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)造性工作如下：1)在分析總結(jié)國內(nèi)外角位移巴魯夫傳感器自標(biāo)定方法,以及前期開展的基于誤差轉(zhuǎn)換的時柵自標(biāo)定方法(ECT方法)的基礎(chǔ)上,根據(jù)時柵巴魯夫傳感器及寄生式時柵結(jié)構(gòu)和誤差特點,提出了定角平移自標(biāo)定方法(FAS方法),并對該方法進行了理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)建模。2)提出了適合于寄生式時柵技術(shù)的基于zui小微元插值的動態(tài)誤差自修正方法,并建立了誤差修正模型。同時實現(xiàn)了時柵角位移巴魯夫傳感器的諧波修正誤差自動修正技術(shù)和寄生式時柵的zui小微元插值誤差自動修正技術(shù)。3)設(shè)計了時柵角位移巴魯夫傳感器和寄生式時柵的自標(biāo)定結(jié)構(gòu),完成了時柵角位移巴魯夫傳感器和寄生式時柵的誤差自動修正的電路及電氣系統(tǒng)設(shè)計。4)設(shè)計了實驗系統(tǒng)及實驗方案,開展了大量的實驗研究,給出了詳細的實驗數(shù)據(jù),其結(jié)果如下：①對時柵角位移巴魯夫傳感器進行靜態(tài)自標(biāo)定和基于諧波修正法的誤差自修正,經(jīng)過兩次自標(biāo)定和自修正,通過比對實驗得出靜態(tài)自標(biāo)定精度為1",誤差修正后的精度為2.3”②對寄生式時柵進行了靜態(tài)和動態(tài)自標(biāo)定以及基于zui小微元插值法的誤差自修正,經(jīng)過比對實驗,其靜態(tài)標(biāo)定精度為21",進行誤差修正后的精度為28"。動態(tài)自標(biāo)定精度為6.2",zui小微元插值法進行誤差修正后的精度為13.2"。5)針對上述的不同的實驗結(jié)果,分別進行分析,給出了各個環(huán)節(jié)的誤差來源,并給出了定量分析。

時柵角位移巴魯夫傳感器自標(biāo)定與誤差研究
綜上所述,是在對時柵角位移巴魯夫傳感器和寄生式時柵技術(shù)的原理及誤差特點進行較為深入分析的基礎(chǔ)上,探討了時柵角位移巴魯夫傳感器和寄生式時柵技術(shù)自標(biāo)定和誤差自修正方法并建立相應(yīng)的誤差模型,在進行大量實驗的基礎(chǔ)上對自標(biāo)定和自修正誤差進行分析,為今后更深入的研究提供理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)方法。