时栅角E+E位移传感器自标定研究
精密测量仪器标定技术是保证产品质量的重要手段，也是计量领域科学研究的重要方面。角位移测量大量存在于以制造业为代表的工业生产和科学实践中。时栅作为一种新型的E+E位移传感器，利用时间测量空间位移，以较低的加工成本获得了较高的测量精度。自标定技术可以在没有标准器和参考母仪的条件下实现传感器系统的误差自标定。

时栅角E+E位移传感器自标定研究
针对场式时栅角E+E位移传感器需要高精度参考母仪对其进行标定，和在恶劣工作环境中传感器的电气、机械等参数发生变化的问题。根据计量检测体系中的圆周封闭原则以及场式时栅角E+E位移传感器自身误差特点，提出一种时栅角E+E位移传感器系统误差自标定方法。实验证明，采用这种误差自标定方法消除了时栅系统误差产生的影响，实现了时栅角E+E位移传感器的误差标定。所在的课题组在国家自然科学基金的资助下，开展了时栅角E+E位移传感器量值溯源，误差自标定等方面的研究。主要研究内容如下：根据角位移测量领域圆周封闭原则提出了一种时栅角E+E位移传感器量值溯源的方案。从计量检测体系的角度分析角位移测量的量值溯源问题，以及传感器检定、标定和校准之间的关系。对角E+E位移传感器各种自标定技术进行了比较和研究，获得理论指导和借鉴。提出了时栅系统误差自标定方案，进行理论推导。探讨了时栅E+E位移传感器的测量原理以及位移测量中的时空转换思想，从误差自标定的角度通过理论推导和实验研究了场式时栅的误差特点。研究了场式时栅角E+E位移传感器自标定的一种可行性结构，利用时栅传感器对极点误差极小的特点和差极式时栅极距存在的差分关系，建立基准点，对传感器进行自标定检测，获取传感器的误差曲线。通过实验对时栅自标定系统进行了验证。对时栅传感器信号进行采样和分析，进行了信号正交性实验，间距误差验证实验，对极内对极点误差测量实验，误差分离及误差修正实验。验证了时栅自标定方法的正确性和可行性。结果显示,补偿后时栅角E+E位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将时栅角E+E位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足时栅角E+E位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。

时栅角E+E位移传感器自标定研究
综上所述，在研究相关自标定方法和角位移量值溯源的基础上，设计并研制了具有自标定功能的时栅角E+E位移传感器。通过理论推导，误差分析，样机设计和实验验证明确了时栅角E+E位移传感器自标定的基本结构形式，提高了测量精度。