线位移传感器校准及不确定度分析

针对线位移传感器种类较多的特点,分析了当前可参照执行的国家技术标准和技术规范.提出选用激光干涉仪校准线位移传感器的方法,给出校准系统装置和校准方法的测量不确定度.讨论了位移传感器的静态指标的计算方法以及校准过程中常见技术问题.     

线位移传感器综合校准台的研制

一种可实现大测量量程工业用线位移传感器综合校准台,其按照JJF1305-2011《线位移传感器校准规范》的校准方法,利用激光干涉仪测量该装置测量台的位移变化值,并尽量减少阿贝误差和余弦误差,将测量值与被校准线位移传感器的位移显示值进行比较,经数据处理得出该位移传感器的基本误差、回程误差、重复性等校准结果,实现了对大测量量程工业用线位移传感器的校准。     

拉线位移传感器校准方式研究

根据拉线位移传感器的基本原理和JJF 1305-2011《线位移传感器校准规范》,本文研制了基于双频激光干涉仪的专用校准装置,提出了相应的校准方法,实现了此类传感器的量值溯源,并对其示值误差进行了相应的测量不确定度评定.研究结果表明,该校准装置操作简单、精度高、稳定性好,能满足常见拉线位移传感器量值溯源的需求.     

高精度位移传感器动静态溯源和校准装置的研制

介绍了高精度位移传感器的动、静态特性溯源和校准原理及其标准装置的结构组成,并对它进行了实验验证.该装置可根据位移传感器在实际测量中的使用状态以及幅频响应范围,生成相应幅频下的标准动态信号并产生标准振动,经过同步采集及频谱分析,可得到在不同频率下相对激光基准的幅相误差.其生成的标准动态信号量值可直接溯源到激光波长,并可对位移传感器实现0～30 μm下的任意间隔的线性校准和1～100 Hz下的动态校准,它还可用于在线传感器的动静态特性的校准.     

基于真空环境的位移传感器校准系统精度研究北大核心CSCD

介绍了基于真空环境下位移传感器静态校准系统原理及其精度验证。传统的位移传感器校准装置和方法都在大气环境下进行,影响因素较多,测量精度也不易提高。该装置通过刚性传动装置,使真空中的位移与空气中的位移保持一致,由位移传感器测得空气中的位移值,由单频激光干涉仪通过迈克尔逊光学系统测得真空中的位移,两者之差,即是传感器的示值误差。最后,按照JJF 1305—2011的校准要求,对被测传感器进行了精度校准。     

基于精密测长仪的线位移传感器校准技术研究

介绍了一种基于精密测长仪的线位移传感器校准装置。针对工作任务的要求,结合技术基础所计量中心实验室的设备资源对开展校准工作的可行性进行了分析。搭建了基于精密测长仪的线位移传感器误差校准装置并建立了相应校准方法。最后通过对误差结果的测量不确定度分析验证了整个校准方案的可行性。     

线位移/速率传感器校准装置的设计与实现

设计开发了一套线位移/速率传感器校准装置,该装置采用上位机控制器系统、伺服系统和金属光栅编码器系统等,通过PID控制策略实现位移的双闭环控制,同时实现恒速位移、位移保持等控制功能,代替了手动操作的工作,对于传感器在1m以内移动端的位移和速率的校准,提高了测量精度和工作效率。经过实验验证,该校准装置可以满足基本误差为2%以内的各类线位移传感器的自动校准工作,达到测量的可重复性、复现性和可溯源的目的。     

位移传感器校准技术研究

介绍了一种直线位移传感器校准装置.该系统以自行研制开发的高准确度单频激光干涉仪为长度标准,通过可编程位移发生装置的配套使用实现了直线位移传感器的校准.     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

拉杆式线位移传感器自动校准系统

研制了一种高效、准确的拉杆式线位移传感器自动校准系统。该系统以高精度光栅传感器测量结果作为线位移传感器的标准位移输入,根据拉杆式线位移传感器输出电压与标准位移输入之间的关系,确定传感器的灵敏度、线性度、重复性等主要特性参数,从而实现对拉杆式线位移传感器的自动校准。     

带惯性力修正的循环力校准方法研究

疲劳试验设备对试样施加的力值,在静态和动态时的准确度不一致。本文通过建立疲劳试验设备的物理振动模型,得出循环力的误差主要是由传感器与试样间的参振质量的惯性力引入的;推导出了惯性力对循环力幅值的影响量模型,经过对惯性力影响量的修正,最终实现了疲劳试验设备的显示力值与试样的实际受力值一致的目的。采用加速度法、刚度/位移法修正方式,建立带惯性力修正的循环力校准系统,通过比对试验和数据分析,得到了两种修正方法(加速度法、刚度/位移法)以及两种校准方法(传感器法、校准棒法)之间的结果差异小于1%,验证了惯性力修正模型的有效性。     

基于声卡及LabVIEW软件的蠕变特性测试系统设计

设计了一种新型包装材料蠕变试验测试系统,采用声卡作为数据采集设备,厚度变化量即位移,通过位移传感器输入给V/F转换器,可得到一系列的频率值。声卡将这些频率值采集到计算机中,通过LabVIEW编程,就可得到材料的应变-时间曲线。这种新的测试系统可使得包装材料蠕变特性的测试更加智能化和信息化。     

水声传感器自动测试位移机构设计

在水声传感器研制过程和实际装机应用之前,需进行大量的试验来测试其性能及可靠性。根据水声传感器的性能测试需求,设计了能够搭载水声传感器进行水下测试的五自由度精密位移试验台,实现传感器在试验水槽内三个直线方向和两个回转角度方向上位置的全覆盖,并提出了一种可以快速检测梯形丝杠螺母传动回程误差的工程测量方法,通过软件补偿的方法来克服回程误差,实现机构运动的准确定位,满足了低成本模式下多自由度精密定位需求。最终,应用激光跟踪仪对试验设备进行了误差检测,保证测试过程中传感器相对位置的准确性。     

线激光位移传感器像素当量标定方法

为了满足线激光位移传感器的应用测试需求,提出一种基于高度块的线激光位移传感器像素当量的现场标定方法。其中,高度方向上的像素当量利用台阶高度进行标定,以修正厂家设定的像素当量的线性误差;宽度方向上的像素当量则利用台阶块结合传感器的横向移动位移的计算方法得到。考虑到线激光位移传感器可能存在安装倾斜误差,利用台阶块宽度在不同位置的高度差对倾斜角进行了标定,并修正了由倾斜角引入的高度测量误差。经实验证明,本文提出的方法很好地解决了线激光位移传感器在多位置测量时轮廓不连续的问题。     

Investigation of two different types of displacement transducers in the cryogenic environment

This paper presents the investigation of two different types of conventional displacement sensors applied in the cryogenic environment for instrumentation of superconducting fusion magnets and its test facilities. The first one is a wire-wound potentiometer and the second one is a strain gauge displacement sensor. These sensors were tested at different temperature levels between 300 and 6 K. Another test at high magnetic fields between 0 and 9 T was performed as well. The most important sensor properties such as sensitivity, linearity and hysteresis were derived and calculated.     

管道内环缝自动MAG焊的设备与工艺研究

本文介绍了适于小直径内环缝 MAG 焊中使用的电磁感应式焊缝跟踪系统。在传感器方面解决了错边干扰、定位焊点干扰及电弧高温的影响。研制了用于小直径内环缝的焊接设备,提出了相应的MAG焊接工艺,并在应用中取得良好效果。     

一种高灵敏度光声光纤SO2气体传感器的研究

基于气体光声效应原理，研究了一种高灵敏度光纤SO2气体浓度传感器。用染料激光器作为激励源，激励出光声信号，采用光纤位移传感器测量光声信号。设计了光学长程装置以提高光声腔的灵敏度。用此装置测量SO2气体浓度，给出了实验数据并对结果作了分析。     

50th Anniversary Article: Effect of Sensor Noise on the Resolution and Spatial Resolution of Displacement and Strain Maps Estimated with the Grid Method

This paper deals with noise propagation from camera sensor to displacement and strain maps when the grid method is employed to estimate these quantities. It is shown that closed‐form equations can be employed to predict the link between metrological characteristics such as resolution and spatial resolution in displacement and strain maps on the one hand and various quantities characterising grid images such as brightness, contrast and standard deviation of noise on the other hand. Various numerical simulations confirm first the relevance of this approach in the case of an idealised camera sensor impaired by a homoscedastic Gaussian white noise. Actual CCD or CMOS sensors exhibit, however, a heteroscedastic noise. A pre‐processing step is therefore proposed to first stabilise noise variance prior to employing the predictive equations, which provide the resolution in strain and displacement maps due to sensor noise. This step is based on both a modelling of sensor noise and the use of the generalised Anscombe transform to stabilise noise variance. Applying this procedure in the case of a translation test confirms that it is possible to model correctly noise propagation from sensor to displacement and strain maps, and thus also to predict the actual link between resolution, spatial resolution and standard deviation of noise in grid images.     

结构振动主动控制中传感器故障的在线检测

了在未知持续激励下结构振动主动控制系统的状态观测与传感故障的在线检测。根据采用传感器的不同,提出了采用位移或速度传感器和加速度加感器两种民政部下状态观测器的设计方法,并以此为基础,进一步提出了以观测器 输出和传感器测量之差与观测器输出的比值作为表征传感器故障的参量,通过均值检验与概率检验来判定传感吕故障及其类型的传感器故障在线检测方法,最后,以某型号直升机机身减振为例,验证了所提出方法的正确性。     

电容位移法精确测量磁性薄膜的磁致伸缩系数

介绍了一种精确测量磁性薄膜磁致伸缩系数方法－电容位移法，并自行研制组装了一套测量装置，通过误差分析，仪器的精确标定，对稀土－铁超磁致伸缩薄膜的磁致伸缩系数进行了测量，获得满意的结果。