專(zhuān)利名稱(chēng)：一種角位移傳感器在線自標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密位移測(cè)量領(lǐng)域，特別適合于角位移傳感器測(cè)量誤差的在線自檢測(cè)。
背景技術(shù)：
角位移傳感器是角位移測(cè)量元件。因?yàn)榧庸ぁ惭b、電氣參數(shù)等偏差，這類(lèi)傳感器進(jìn)行角位移測(cè)量時(shí)存在誤差。通常，可以通過(guò)對(duì)這些傳感器進(jìn)行標(biāo)定，來(lái)提高測(cè)量精度。但是，目前公知的標(biāo)定方法一般需要借助標(biāo)準(zhǔn)器或者更高精度的角位移測(cè)量?jī)x器，不適合在線進(jìn)行。另外，有一種公開(kāi)的方法采用對(duì)極數(shù)不同的兩個(gè)電磁型角位移傳感器實(shí)現(xiàn)自標(biāo)定，但這種方法需要兩套對(duì)極數(shù)不同的傳感器系統(tǒng)才可以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，公開(kāi)了一種角位移傳感器的在線自標(biāo)定方法。這種自標(biāo)定方法根據(jù)角度測(cè)量中的圓周封閉原理，主讀數(shù)頭在輔助讀數(shù)頭的協(xié)助下進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)器和其它高精度角位移測(cè)量?jī)x器的條件下實(shí)現(xiàn)傳感器的在線自標(biāo)定。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:在傳感器系統(tǒng)內(nèi)部有主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭各一個(gè)，將傳感器轉(zhuǎn)子與被測(cè)對(duì)象的回轉(zhuǎn)部分固聯(lián)，使其分別在主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的示值指示下，回轉(zhuǎn)到一系列特殊位置直到一個(gè)完整的360°，記錄在各個(gè)特殊位置時(shí)主讀數(shù)頭的示值，對(duì)示值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后獲取傳感器的測(cè)量誤差函數(shù) ，實(shí)現(xiàn)傳感器的在線自標(biāo)定。所述傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上包含轉(zhuǎn)子部分和定子部分，傳感器系統(tǒng)可以測(cè)量轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述的主讀數(shù)頭是傳感器系統(tǒng)正常工作時(shí)使用的讀數(shù)頭，主讀數(shù)頭與傳感器轉(zhuǎn)子固定連接，可以在360°范圍內(nèi)在系統(tǒng)分辨力的條件下給出轉(zhuǎn)子與定子任意相對(duì)角位移的測(cè)量值。所述輔助讀數(shù)頭只在傳感器進(jìn)行自標(biāo)定時(shí)使用，輔助讀數(shù)頭可以與轉(zhuǎn)子固定，也可以與定子固定，用于輔助傳感器轉(zhuǎn)子和定子之間實(shí)現(xiàn)一個(gè)固定特殊角度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輔助讀數(shù)頭與主讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)形式和測(cè)量誤差可以相同也可以有差異。
360°所述固定特殊角度指轉(zhuǎn)子從主讀數(shù)頭讀數(shù)為0°轉(zhuǎn)到讀數(shù)為二卩時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的實(shí)際
角度，記為％。其中，M為不等于被標(biāo)定角位移傳感器測(cè)量誤差中所包含的主要誤差頻次以及這些主要頻次的整數(shù)倍的正整數(shù)，在這個(gè)前提下，M取為質(zhì)數(shù)，如17，19，23，……等標(biāo)定效果較好。在不同標(biāo)定中M可以取為不同值，但在同一次標(biāo)定中M只能取一個(gè)固定的值。所述分別在主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的示值指示下，回轉(zhuǎn)到一系列特殊位置直到一個(gè)完整的360°，記錄在各個(gè)特殊位置時(shí)主讀數(shù)頭的示值包括以下步驟:
I)將主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭清零；

2)將輔助讀數(shù)頭與定子固定并保持不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子至主讀數(shù)頭為
權(quán)利要求
1.一種角位移傳感器在線自標(biāo)定方法，其特征在于:在傳感器系統(tǒng)內(nèi)部有主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭各一個(gè)； 所述主讀數(shù)頭與傳感器的轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接，是傳感器系統(tǒng)正常工作時(shí)使用的讀數(shù)頭，可以在360°范圍內(nèi)在系統(tǒng)分辨力的條件下給出轉(zhuǎn)子與定子任意相對(duì)角位移的測(cè)量值； 所述輔助讀數(shù)頭只在傳感器進(jìn)行自標(biāo)定時(shí)使用，輔助讀數(shù)頭與轉(zhuǎn)子固定，或與定子固定，用于輔助傳感器轉(zhuǎn)子和定子之間實(shí)現(xiàn)一個(gè)固定特殊角度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輔助讀數(shù)頭與主讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)形式和測(cè)量誤差可以相同也可以有差異； 將傳感器轉(zhuǎn)子與被測(cè)對(duì)象的回轉(zhuǎn)部分固聯(lián)，分別在主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的示值指示下，回轉(zhuǎn)到一系列特殊位置直到一個(gè)完整的360°，記錄在各個(gè)特殊位置時(shí)主讀數(shù)頭的示值，對(duì)示值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后獲取傳感器的測(cè)量誤差函數(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的在線自標(biāo)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角位移傳感器在線自標(biāo)定方法，其特征在于:所述的分別在主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的示值指示下，回轉(zhuǎn)到一系列特殊位置直到一個(gè)完整的360°，記錄在各個(gè)特殊位置時(shí)主讀數(shù)頭的示值是指:主讀數(shù)頭示值成對(duì)得到，通過(guò)輔助讀數(shù)頭示值的指示和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使每對(duì)的兩個(gè)示值在空間位置上相差一個(gè)固定特殊角度，具體包括以下步驟: 1)將主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭清零； 2)將輔助讀數(shù)頭與定子固定并保持不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子至主讀數(shù)頭位于/X——的位置(其 中，i=0，l，2，...，η-1，步驟2)重復(fù)I次，i加1)，記錄主讀數(shù)頭讀數(shù)為{A2i}; 3)將輔助讀數(shù)頭與轉(zhuǎn)子固定(固定過(guò)程中應(yīng)保證主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的讀數(shù)不變化)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子至主讀數(shù)頭讀數(shù)為0，此時(shí)輔助讀數(shù)頭讀數(shù)不為零； 4)將輔助讀數(shù)頭與定子固定并保持不動(dòng)(固定過(guò)程中應(yīng)保證主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭 的讀數(shù)不變化)，轉(zhuǎn)子在當(dāng)前位置基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)過(guò)Gtl，即轉(zhuǎn)至主讀數(shù)頭讀數(shù)為j位置，其中，M為不等于被標(biāo)定角位移傳感器測(cè)量誤差中所包含的主要誤差頻次以及這些主要頻次的整數(shù)倍的正整數(shù)，在這個(gè)前提下，M取為質(zhì)數(shù)，在不同標(biāo)定中，M可以取為不同值，但在同一次標(biāo)定中，M只能取一個(gè)固定的值； 5)將輔助讀數(shù)頭與轉(zhuǎn)子固定(固定過(guò)程中應(yīng)保證主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的讀數(shù)不變化)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子至輔助讀數(shù)頭讀數(shù)為0，記錄主讀數(shù)頭讀數(shù)為{A2i+1}； 6)重復(fù)上述步驟2)至5)，獲得主讀數(shù)頭的一個(gè)包含2n個(gè)測(cè)量值的序列Atl,A1,…，A2n-2,A2n-l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的角位移傳感器在線自標(biāo)定方法，其特征在于:所述的對(duì)示值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是指將前述的主讀數(shù)頭測(cè)量序列中的奇數(shù)項(xiàng)與偶數(shù)項(xiàng)逐項(xiàng)相減，得到一個(gè)包含η個(gè)點(diǎn)的序列ICiKSP =Ci=A2w-A2i，并對(duì){Cj進(jìn)行離散傅里葉變換，得到其對(duì)應(yīng)的幅值譜(Ami}和相位譜{PJ ； 在所述數(shù)據(jù)處理后，傳感器的測(cè)量誤差函數(shù)表示為式(I )， δ ( 6)=A0+k( θ ) (I)其中:δ ( θ )是測(cè)量誤差函數(shù)；Θ是被測(cè)角位移；
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的角位移傳感器在線自標(biāo)定方法，其特征在于:所述固^60°定特殊角度是指:轉(zhuǎn)子從主讀數(shù)頭讀數(shù)為0°轉(zhuǎn)到主讀數(shù)頭讀數(shù)為時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的實(shí)際角M度，其中，M為不等于被標(biāo)定角位移傳感器測(cè)量誤差中所包含的主要誤差頻次以及這些主要頻次的整數(shù)倍的正整數(shù)，在這個(gè)前提下，M取為質(zhì)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角位移傳感器在線自標(biāo)定方法，其特征在于:所述M取為.17，19，23，……時(shí)，標(biāo)定效果較好。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種角位移傳感器的在線自標(biāo)定方法，其是在傳感器系統(tǒng)內(nèi)部有主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭各一個(gè)，將傳感器的轉(zhuǎn)子與被測(cè)對(duì)象的回轉(zhuǎn)部分固聯(lián)，使其分別在主讀數(shù)頭和輔助讀數(shù)頭的示值指示下，回轉(zhuǎn)到一系列特殊位置直到一個(gè)完整的360°，記錄在各個(gè)特殊位置時(shí)主讀數(shù)頭的示值，對(duì)示值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后獲取傳感器的測(cè)量誤差函數(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的在線自標(biāo)定。這種自標(biāo)定方法根據(jù)角度測(cè)量中的圓周封閉原理，主讀數(shù)頭在輔助讀數(shù)頭的協(xié)助下進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)器和其它高精度角位移測(cè)量?jī)x器的條件下實(shí)現(xiàn)傳感器的在線自標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01B7/30GK103162614SQ20131010244
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者魯進(jìn), 彭東林, 陳錫侯, 張?zhí)旌? 湯其富 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)