磁场式位移传感器误差的数理模型研究.pdf

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1、第３７卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ５２０１６年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１６磁场式位移传感器误差的数理模型研究范兵，陈锡侯，肖朝晖，武亮，王先全（重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆４０００５４）摘要：现场自校准技术关系到磁场式位移传感器的生命。由于两个传感器在加工、安装上细微的不一致，导致现有的“多传感器协同修正”的误差自修正方法实效并不明显。通过考察在相同的测量值微小增量情形下，其对应的间距均匀的理想转子和间距不均匀的实际转子不同的微元增量，进而在微单元层面建立起他们的数量映射关系，最终在数量

2、上推导出整周的大范围误差的数学结构；同时，提出了一种可以在复杂工况下，不依赖于外部参考基准，从其自身的整周递增测量值序列中提取出动态误差的方法。此方法及其结论还为各类位移传感器克服刻线偏差提供了一种全新的思路和解决方案。结合实验进行验证，在一般回转精度转台下，单个位移传感器的修正精度达到峰峰值±５．５″。关键词：测量误差；自校准；刻线偏差；微分映射中图分类号：ＴＨ７１２文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０３０ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒＦａｎＢｉｎｇ，Ｃｈｅｎ

3、Ｘｉｈｏｕ，ＸｉａｏＣｈａｏｈｕｉ，ＷｕＬｉａｎｇ，ＷａｎｇＸｉａｎｑｕａｎ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｓｉｔｅｓｅｌｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｒｅｌａｔｅｓｔｏｔｈｅｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｓｌｉｇｈｔｉｎｃｏｎｓｉｓｔ

4、ｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｓｉｎｍａｃｈｉｎｉｎｇａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｅｒｒｏｒｓｅｌｆｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｎｏｔａｃｈｉｅｖｅｏｂｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｏｂｓｅｒｖｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｆｉｎｉｔｅｓｉｍａｌｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｄｅａｒｏｔｏｒｗｉｔｈｕｎｉｆｏｒｍｐｉｔｃｈａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｒｏｔｏｒｗｉｔｈｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｐｉｔｃｈｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉ

5、ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｅｔｉｎｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｃｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｍａｐｐｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓｉｎｉｎｆｉｎｉｔｅｓｉｍａｌｌｅｖｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｗｈｏｌｅｃｉｒｃｌｅｌａｒｇｅｓｃａｌｅｅｒｒｏｒｉｓｄｅｒｉｖｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ；ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｍｅｔｈｏｄｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｅｒｒｏｒｆｒｏｍｉｔｓｗｈｏｌｅｃｙｃｌｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｓｅｑｕｅｎｃｅｉ

6、ｓｐｒｏｐｏｓｅｄｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｔａｎｄａｒｄ，ａｎｄａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｒａｗｉｎｇｅｒｒｏｒｃｕｒｖｅｆｒｏｍｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｓｅｑｕｅｎｃｅｉｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｔｓｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｏｖｅｌｉｄｅａｌａｎｄｓｃｈｅｍｅｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｋｉｎｄｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｓｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｇｒｏｏｖｅｗｉｄｔｈｅｒｒｏｒ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄ

7、ｕｃｔｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ；ｏｎｇｅｎｅｒａｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｏｒｓｉｎｇｌｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｐｅａｋｔｏｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆ±５．５″．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒ；ｓｅｌｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｇｒｏｏｖｅｗｉｄｔｈｅｒｒｏｒ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍａｐｐｉｎ