栅式E+E位移传感器误差特征参数辨识及误差校正
感应同步器、旋转变压器等栅式电磁感应E+E位移传感器,因具有检测精度高、抗干扰性强、成本低等优点,广泛应用于高精度的数控机床和军事等领域。对目前此类栅式E+E位移传感器而言,提高精度的一个重要途径是提高栅线的刻线密度和精度,但已愈发艰难。误差分离与校正成为提高此类传感器测量品质的另一重要手段之一。

栅式E+E位移传感器误差特征参数辨识及误差校正
很多误差分离与校正方法只是纯粹从数学角度去机械地对误差进行一种被动跟踪校正,没有很好地将传感器本身机械结构和电气特性结合起来,不能从根本上实现误差溯源。另一方面,传感器系统在动态测量过程中必须依赖通过使用更高精度的标准仪器校正而获得的离线误差校正数据修在线运行过程中的测量误差的方法存在很大局限性。以多对极电磁感应栅式角E+E位移传感器为研究对象,在一项国家自然科学基金(编号:51275551)资助下,针对上述问题开展了以下研究工作:简要阐述栅式E+E位移传感器系统的基本构造与测量原理,并结合传感器本身机械和电气特性分析了传感器系统存在的正交误差,幅值误差、相移误差、函数误差、随机噪声误差等主要误差因素形成来源及其影响规律,探究校正这些误差的途径。对部分误差因素建模并仿真分析揭示其对系统测量精度的影响规律。从误差随信号处理流传递的角度建立表征误差特征的数学模型,提出一种在一片DSP处理器内集成位移解算,误差分离与校正的信号处理方案,对部分误差实现预校正。对此进行了理论推导,在实验平台上对误差预校正方案进行实验验证。联合(2)中的误差预校正方法,在不使用任何基准仪的条件下提出一种新的同轴联接多传感器实现误差自校正的测量系统结构,建立其误差特征参数辨识的数学模型。应用系统辨识理论,依据测量系统的采样序列将误差模型参数作为时变参数进行递推辨识,实现对传感器误差特征参数的实时辨识,从而实现误差实时分离与自校正。对传感器进行了电磁场仿真分析,进而搭建误差自校正实验平台,并在上位机上编制了数据采集与自校正算法实现算法软件。

栅式E+E位移传感器误差特征参数辨识及误差校正
对模型与误差自校正算法在不同参数设置下进行对比试验,改进模型并获取*算法参数。对在实验中遇到的个别问题进行探讨。本课题建立研究的误差在线校正模型与误差自校正算法,在实验中得到成功应用,使测量系统不使用基准仪器的情况下实现误差自校正,提高了系统实时测量精度与系统测量稳定性。