高精度電感位移傳感器校準(zhǔn)平臺設(shè)計.pdf

1、在精密測量領(lǐng)域中，電感位移傳感器扮演著越來越重要的角色。尤其是在圓度/圓柱度測量中，電感位移傳感器已成為其中必不可少的傳感器。電感位移傳感器的測量精度直接制約了圓柱度儀的精度，是限制圓度/圓柱度測量領(lǐng)域發(fā)展的主要瓶頸。為了保證圓柱度儀用電感位移傳感器的測量精度，需要對其進(jìn)行定期校準(zhǔn)。而電感位移傳感器進(jìn)行圓度/圓柱度的測量是一個動態(tài)過程，這就迫切需要一種能夠?qū)﹄姼形灰苽鞲衅鬟M(jìn)行動靜態(tài)校準(zhǔn)的裝置。因此，本文設(shè)計出一種電感位移傳感器校準(zhǔn)裝置，

2、能夠?qū)崿F(xiàn)對圓柱度儀用電感位移傳感器進(jìn)行動靜態(tài)自動化校準(zhǔn)。
　　首先，分析了國內(nèi)外對于位移傳感器校準(zhǔn)裝置及大行程高精度定位平臺的研究現(xiàn)狀，確定了校準(zhǔn)裝置的宏微結(jié)合結(jié)構(gòu)。為了保證微動定位平臺的動態(tài)性能，對微動定位平臺的負(fù)載結(jié)構(gòu)進(jìn)行ANSYS仿真分析，得到其減重后的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，減重后的負(fù)載結(jié)構(gòu)一階固有頻率為1887.4Hz，在幅值0.1μm、頻率200Hz的高頻運(yùn)動狀態(tài)下，負(fù)載結(jié)構(gòu)最大變形量為0.39nm。
　　其次，對校準(zhǔn)裝置進(jìn)行

3、了誤差分析,分析出系統(tǒng)中各誤差源對系統(tǒng)精度的影響。分析結(jié)果表明，宏動定位平臺偏航運(yùn)動所引起的光柵尺測量阿貝誤差最大，由此提出了利用雙頻激光干涉儀實時監(jiān)測校準(zhǔn)裝置的運(yùn)動狀態(tài)，測量出運(yùn)動中的偏航角并進(jìn)行補(bǔ)償處理的方法。
　　再次，介紹了校準(zhǔn)裝置的控制方案，提出了兩種宏微結(jié)構(gòu)的控制策略，通過理論模型推導(dǎo)分析兩種控制策略的特點(diǎn)，并利用Simulink進(jìn)行控制模型仿真分析。結(jié)合理論模型及仿真結(jié)果，選用了宏動跟隨微動的控制策略來實現(xiàn)校準(zhǔn)裝置的

4、運(yùn)動控制。
　　最后，搭建校準(zhǔn)裝置的實驗系統(tǒng)。進(jìn)了校準(zhǔn)裝置的性能測試，測試結(jié)果表明，校準(zhǔn)裝置的運(yùn)動行程達(dá)20mm；校準(zhǔn)裝置在全行程內(nèi)的分辨力優(yōu)于5nm；校準(zhǔn)裝置線性度為0.000011％，重復(fù)性誤差為10nm；校準(zhǔn)裝置在0.05mm幅值的正弦頻率響應(yīng)中，動態(tài)頻率可達(dá)100Hz，當(dāng)幅值增大到2mm時，頻率下降為5Hz。然后對自研的圓柱度儀用電感位移傳感器進(jìn)行動靜態(tài)校準(zhǔn)實驗，證明了校準(zhǔn)裝置具有動靜態(tài)的校準(zhǔn)能力。最終，進(jìn)行了校準(zhǔn)裝置測量