拉杆式线位移传感器校准系统-论文.pdf

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．皇子蕴．．J拉杆式线位移传感器校准系统中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司陶松威【摘要】针对现有的拉杆式线位移传感器校准速度慢、周期长、35作量大、精度低等弊端，研制出一种基于光电检测技术的线位移传感器自动校准系统。该系统采用伺服电机驱动精密直线运动机构，由光栅传感器实时检测运动滑座的位移，作为线位移传感器的标准位移输入。同时，校准系统检测线位移传感嚣的电压输出，根据这两者间的输入输出关系确定拉杆式线位移传感器的灵敏度、线性度、重复度等特性参数。整个校准过程由计算机控制，从而实现了对拉杆武线位移传感器的自动校准。分析结果表明，该校准系统

2、能够解决工业现场拉杆式线位移传感器校准问题，实现了校准过程的自动化、快速化与高精度。【关键词】拉杆武线位移传感器；校准系统；光栅传感器；不确定度分析1．引言为O~500mm，分辨力可达1um。内任意指定一系列校准点，记录这些校准点拉杆式线位移传感器是通过拉杆感受长2．1机械结构设计处线位移传感器的输出电压值u与光栅传感器度尺寸变化并转换成可用输出信号的器件，校准系统机械部分实现的功能主要包括输出位移量L，再由系统计算得出线位移传感它是线位移传感器中最常见的一种，可用于运动滑座的直线位移传动、线位移传感器的器特性曲线。测量位移、距离、位置和应变量等长度尺装夹及

3、其位置调整，以及线位移传感器与运3．校准系统不确定度分析寸。拉杆式线位移传感器在机械制造业和工动滑座的固定连接。使系统校准结果产生不确定度的主要因业自动检测领域中占有重要地位，广泛应用素包括：阿贝误差引入的不确定度分量、测于电力、水利、建筑、航空航天、公路铁路量重复性引入的不确定度分量、光栅传感器交通等多个行业的测试任务。为保证传感器误差引入的不确定度分量、线位移传感器安使用的可靠性和测量精度，根据国标规定需装误差引入的不确定度分量、采集卡信号采要对灵敏度、基本误差、线性度、回程误差集引入的不确定度分量等。和重复性等主要计量特性做定期校准u’。3．1阿贝误差

4、引入的不确定度分量u目前，国内外常用的线位移传感器校准图2校准系统机械结构组成图由于光栅传感器与被校准的线位移传感方法是通过万工显、测长机、激光干涉如图2所示，由于被校准的拉杆式线位移器所测量的位移量不处在同一直线上，直线仪’等仪器设备提供标准位移，由线位移传传感器为圆柱形外形，可采用V型块装夹。传导轨存在的直线度误差会导致校准过程中产感器对该标准位移量进行检测，得到线位移感器拉杆经安装在运动滑座上的连接组件与生阿贝误差。在校准量程范围内，运动机构传感器的输入一输出关系，进而实现传感器的滑座相连，并通过一维升降台调整传感器安中导轨的最大直线度误差为15m，光

5、栅传感校准。激光干涉仪虽具有较高的测量精度，装高度，使得拉杆与连接组件满足对中性要器标尺与线位移传感器拉杆中心线之间的有但校准机构复杂、成本高，且对测量环境的求。校准时，伺服电机驱动滚珠丝杠，带动效距离为90mm，由此计算出的两者之间的最要求高，主要用于精度要求特别高的线位移运动滑座沿导轨做正反行程的直线位移。光大夹角为=20．6，因此阿贝误差引入的不传感器校准。采用万工显、测长机等设备进栅传感器及其读数头分别安装在直线运动机确定度分量为：行校准，校准过程以手工操作为主，校准精构的导轨侧面和运动滑座上，可实时测量运=90x10×tan9()(1)度和效率都不

6、高。并且，现有研究成果主要动滑座的直线位移，作为线位移传感器的标3．2测量重复性引入的不确定度分量u侧重于理论和实验方法的研究，未能形成标准位移输入。测量重复性引入的不确定度分量采用A准化的设备，而市场上目前也没有合适的专2．2传感器信号采集类评估法。对线位移传感器在200ram点处重复用校准系统。为此，本文提出一种基于光栅校准系统使用美国NI公司USB一6229DAQ测量10次，得到的传感器输出电压(单位：V)传感器的拉杆式线位移传感器自动快速校准卡进行线位移传感器和光栅传感器的信号采分别为4．0001、4．0005、3．9998、4．0003、方法，并研

7、制出校准系统，实现了拉杆式线集。其中被校准的线位移传感器输出的是模3．9994、3．9999、4．000l、4．0004、位移传感器的高精度自动校准。拟电压信号，范围为一10V～+1OV。光栅传感3．9996、4．0008，对应的位移量示值(单位：2．校准系统工作原理器输出两路相位差为90。的TTL方波信号和一mm)分别为200．005、200．025、199．990、本系统采用相对校准法，以高精度光栅路参考信号，采集卡中有专门的计数器用来200．015、199．980、l99．995、200．005、传感器测量结果作为标准位移，用NI数据采处理这类信号。在

8、工作时，分别将两路增量200．020、199．970