高精度位移传感器线性度标定方法研究

针对光学系统中光学元件的高精度位移调节和检测问题,提出一种非接触电容位移传感器的线性度标定方法,搭建了一个运动轴、测量轴和传感轴三轴共线的标定平台,从测量原理上消除阿贝误差。介绍了标定平台的组成和标定方法的原理,采用对称平行四边形机构实现微位移调节,基于柔度矩阵法分析了调节机构的输出柔度和行程。试验结果表明,机构的柔度为13.585μm/N,运动行程为543.4μm,分辨率约为10 nm。经过标定补偿计算,传感器的线性度由0.047 14%提高至0.004 84%。该线性度标定方法精度高,标定后的传感器满足精密位移调节机构使用要求。     

电容式位移传感器的线性度标定与不确定度评定

由于光刻投影物镜装调中电容传感器的线性度指标不能够满足位移调节精度的需求,本文提出了一种提高电容传感器测量线性度的方法。该方法采用压电驱动器提供位移进给;采用高精度激光测长干涉仪校准电容传感器的线性度,提供位移反馈以保证运动控制精度。采用高阶曲线拟合方法得到拟合系数对传感器线性度进行在线标定;对标定实验中的环境、安装、机构以及控制等进行不确定度分析与评定以保证电容传感器的线性度测量精度;最后进行电容传感器线性度的标定实验。实验结果表明:本文提出的线性度标定方法能够减小各误差项对于测量结果的影响,标定后传感器线性度由0.047 14%提高至0.004 84%,近一个数量级,并且线性度重复性较高,重复性偏差为0.38nm,全行程内线性度的合成不确定度为5.70nm,能够满足光刻物镜中位移控制精度的需求。     

面向电容式传感器线性度标定的柔性微动机构设计

针对光学精密工程中位移检测问题,研制了一种电容式位移传感器线性度标定装置。阐明了标定装置的组成和标定方法的原理,该装置采用运动轴、测量轴和传感轴三轴共线的设计方案,从测量原理上降低了阿贝误差。基于伪刚体模型和拉格朗日方程建立了机构位移、刚度、强度和固有频率的理论模型,为机构优化设计提供理论依据。计算和仿真结果表明理论模型和有限元分析误差分别为3.764%、3.908%、14.842%和2.666%。试验结果表明行程测试值与理论值、有限元计算值的误差分别为9.254%和13.524%,刚度测试值与理论值、有限元计算值的误差分别为8.472%和11.914%。标定后传感器测试线性度由0.057 48%提高至0.004 39%,测试精度改善明显,能够满足光学精密位移测试需求。表明所搭建的标定装置有效,且建立的机构理论模型和分析方法可信。     

基于赝电容的高线性度柔性压力传感器研究

基于可逆氧化还原反应的赝电容式柔性压力传感器具备高灵敏性能,可用于微弱压力检测,然而,目前赝电容式柔性压力传感器线性度较差,只能在有限压力区间内保持较高灵敏度。 为此,本文利用 MXene 材料作为电极,设计了一种内部具有孔隙且表面粗糙的双尺度随机微结构离子凝胶膜,增加了其压缩过程中的缓冲空间,使凝胶膜应力变形更加均匀,确保了灵敏度在受压过程中保持稳定。 实验数据表明,传感器在 0 ~ 1 MPa 范围内具有超高的线性度(相关系数 ~ 0. 994),优异的灵敏度( ~ 2 133. 7 kPa-1)、快速的响应和恢复时间(分别为~15 和~23 ms),较低的检测限( ~ 2. 5 Pa)和优异的机械稳定性。 将传感器用于水下,可高线性检测水深,同时传感器可以高灵敏检测到不同水深下螺旋桨扰动产生的微弱水流变化。     

高线性非接触式电容位移传感器

设计一种新型电容式微位移传感器,给出了检测电路.原理为20 kHz的正弦信号加在传感器上,传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比.电路包括正弦信号发生电路、精密全波整流电路、滤波电路和信号放大电路.实验证明：该传感器线性度小于3%,分辨率优于0.01 μm.     

基于开关电容的电容传感器接口电路设计与测试

电容传感器已广泛应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于气固两相流测量等领域,而接口电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。基于开关电容原理开发的电容传感器接口电路,从原理上消除了电路中寄生电容的影响和直流偏移,使得电容传感器的应用更加广泛。在活塞式压力校验台上,对开关电容接口电路进行了性能测试。结果表明,开关电容接口电路迟滞误差为0.84%,非线性误差为1.33%,重复性误差为1.20%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

电阻应变式传感器线性度的有限元分析

本文阐述了电阻应变式传感器线性度的有限元分析的整个过程,并且对有限元分析的数据与实验的数据进行比较.     

R电容式硅微加速度传感器静态误差的标定

静态误差广泛存在于各种加速度传感器的应用中,对于误差的标定非常重要。本文介绍了电容式加速度传感器的结构,并分析其工作原理。对于加速度传感器的量程,采用精密离心机来标定静态误差,具体介绍了离心机实验过程,成功地实现了对加速度传感器静态误差的标定,并给出了电容式加速度传感器的标定数据和结果,标定结果使加速度传感器测量的线性度得到了很大的提高。标定方法也适用于其他类型加速度传感器。     

基于ADAMS并联腕力传感器的标定

腕力传感器是一类重要的机器人传感器,对传感器进行标定是传感器设计过程中的重要一步。文中利用ADAMS虚拟样机技术,对并联腕力传感器进行标定,通过不同的力的加载,得出多组标定数据,然后求解得出所设计的传感器的力标定矩阵。为传感器在实际标定实验过程中提供理论和参考依据。     

压缩式压电传感器轴向灵敏度的幅值线性度问题

本文阐述了压缩式压电传感器的结构原理和幅值灵敏度的线性度问题。分析了反正向灵敏度的差异和“饱和现象”,以便在生产、鉴定与使用时加以注意     

微米级电容式静力水准器设计及标定研究

基于当前高能同步辐射光源(HEPS)装置的沉降监测需求,课题组设计关键参数和结构,研制了国内首个微米级单极板电容式静力水准器样机。本文重点研究该水准器的标定和精度验证,针对传统的标准量块和位移台标定法存在标定精度低、机械加工要求高等问题,创新性采用单水准器直接标定法和多段拟合参数获取方案,实现10 mm量程的微米级标定;同时提出采用激光反馈干涉仪联合纳米级位移台直接监测液位变化,实现单水准器的全量程精度验证,精度3μm;通过重载位移台进行了7 m距离的两点监测系统的精度验证,在10 mm量程内相对高程监测精度可达到5μm。结果表明样机精度符合设计要求,可为我国大型装置的高精度高程向监测提供可靠手段。     

Dynamic calibration method of capacitive pressure measuring device

This paper presents working principle,structure and a dynamic calibration method of capacitive pressure measuring device.Using this method,placing calibrated capacitive electronic pressure measuring device and three standard sensors in simulation chamber pressure generator is proper and the data generated by them are analyzed and compared.This calibration method realizes dynamic calibration of capacitive electronic pressure measuring device under actual working pressure;pressure signal and frequency spectrum are analyzed.The experimental results show that simulation chamber pressure calibration method is feasible.     

3种型号湿敏电容传感器温度和迟滞特性的分析比较

为掌握目前气象行业使用的湿敏电容湿度传感器的测量准确度、迟滞误差、温度系数等测量特性,文章对3种不同型号的湿度传感器进行了测试,对不同温度点下传感器的相对湿度测量示值误差和迟滞误差进行了分析和比较,测试和分析结果表明不同传感器的温度和迟滞特性有较大的差异。其分析比较的结果对湿度传感器的选择和使用具有参考价值。     

线位移传感器的校准方法研究

针对在线检测与现场控制中的线位移传感器,提出了一种基于气浮式基线及双层式可分离工作台的线位移传感器校准方法。研制出适用于不同型式的线位移传感器的校准装置,综合不同的输出方式设计了接线盒,同时基于C#和ACCESS软件开发了数据处理和模拟软件,对其基本误差、线性度、灵敏度等参数的校准进行了实验研究,并经比对试验验证了该校准方法的合理性与有效性。     

“电压百分率输出”传感器的特性及校验

"电压百分率输出"是一种非标准信号,目前在进口设备中得到广泛应用。为解决这种新型电压百分率输出信号的校验问题,根据信号特性及有关国家校验标准,提出了"电压百分率输出"传感器的校验方法及数据处理方法。在校验装置、标准仪表选型、校验点的选取、校验的程序与步骤、数据处理方法等方面做了深入分析。经过多次现场应用,其结果表明,该校验与数据处理方法实用可行,能帮助相关工程技术人员了解此类传感器校验知识,更快地掌握其校验方法。     

三坐标精密移动平台的研制

为使测量探针能在风洞实验时精确测量出某一确定点的压力、流速等数据,研制了一台三坐标精密移动平台。测量探针安装在该平台上,不仅能够在x、y、z三个方向精密移动,而且能够到达指定的空间位置。平台的单向移动精度为0．01mm。平台的每个移动方向主要由滑动丝杆副、滚动导轨副、基于容栅传感器的数显位移测量系统等结构组成。     

二维旋转平台下的相机参数标定

针对可旋转相机的参数标定问题,提出了一种基于二维旋转平台的相机成像模型。首先,通过一对坐标系的变换与逆变换,将相机的旋转平移变换关系转换为二维旋转平台纯旋转关系;然后,借助旋转平台读数以及相机到旋转平台的固定变换关系,实现相机内参的精确标定以及任意位置间相机外参的相互转换;最后,利用标定出的相机与旋转平台间变换矩阵实现不同位置相机参数的转换。相比于传统固定相机的标定方法,本文提出的方法标定获得的相机内参具有更好的收敛性,而且能够标定出相机到旋转平台的变换矩阵,从而实现相机坐标系变换参数的精确计算。实验结果表明,在标定模板图像数量相同时,与常用的张氏标定法相比,本文提出的方法标定获得的相机内参具有更快的收敛速度。棋盘格角点重投影坐标与实际拍摄图像中棋盘格角点坐标相对比,平均误差约为0.12pixel,表明该方法具有较高精度。     

铁路整车称重台及校验/检定装置

本文着重介绍了铁路装备制造行业普遍使用的整车称重台设备和其校验/检定装置。文中提出并实际生产应用的一种新型比对式检验装置,与传统校验方式相比从设备组成、实际应用各方面均有了较好的进步和完善。新型检验/检定装置具有性能优良、工作效率高、现场操作简化方便、结构简单等优势。     

用于加速度计静态标定的精密倾斜平台

提出一种用于加速度计静态标定的精密倾斜平台装置,利用直线电机驱动,将直线电机的线位移转换为台面的角位移。建立了装置的理论模型并介绍了其测控系统,分析了影响定位精度的因素。台面静态误差主要受温度、重力影响;制造和装配误差通过线位移与角位移的转换关系影响系统精度;动态误差主要受轴承跳动影响,导轨运动的误差可以忽略不计。通过实验研究得出影响系统精度的主要原因,并给出了误差补偿的方法。结果显示误差主要来源于电机和转动部件的装配误差,经软件补偿后,在-3 600″~+3 600″,定位误差均小于±2″。