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600 mm的传感器样机进行实验。结果表明，2段栅尺拼接后在量程903 mm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%。

关键词

大量程 / 绝对式 / 位移传感器 / 误差校准 / 时栅