直流差动式位移传感器自动校准系统的设计
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摘 要：针对差动式位移传感器，设计了一套高效率、高精度、大行程的专用线位移传感器自动校准系统。详细设计了校准系统的组成结构、测控软件，具体分析了校准系统和校准方法的测量不确定度。整个校准过程由计算机控制，采用伺服电机驱动精密直线运动机构，选取光栅尺作为差动式位移传感器的标准位移输入，通过分析差动式位移传感器的输入输出关系实现对其的自动校准。试验分析表明，该系统可以对精度等级0.01以上的直流差动式位移传感器进行自动校准。
关键词：绝对式光栅尺；直流差动式位移传感器；自动校准；动态特性；测量不确定度
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.108
0 引言
直流差动变压器式位移传感器（LVDT）是线位移传感器中最常见的一种，可用于测量位移、距离和应变量等长度尺寸，在机械制造业和工业自动检测领域中占有重要地位，为保证传感器使用的可靠性和测量精度，根据国标规定需要对灵敏度、基本误差、线性度、回程误差和重复性等主要计量特性做定期校准[1]。目前国内二、三级计量室主要是利用常规测长设备进行线位移传感器的校准，国防科技工业计量测试中心是利用激光干涉比长仪进行线位移传感器的手动校准，而西安所是使用万能测长仪进行线位移传感器手动校准，成都所研制了一台行程为1000mm、准确度为0.01mm的大行程位移传感器自动校准装置，NPL研制了一套行程为50mm、准确度为0.05μm高精度位移传感器自动校准装置[2]。
随着自动化水平的不断提高，传感器的需求越来越多，质量要求也越来越高。然而常规的位移传感器手动校准装置，工作量大，测量繁琐且效率低，校准精度也不易保证，现有的位移传感器自动校准装置又不能同时满足大行程和高精度两方面的要求。而且，现有的校准装置只进行了位移传感器静态特性的测试校准，而缺乏对动态特性的测试校准。因此，为了提高测试效率、测试精度、测试范围，本文设计了一套高效率、高精度、大行程的专用线位移传感器自动校准系统。该系统以多种型号的直流差动变压器式位移传感器为测试对象，对传感器的静态特性和动态特性都进行了测试校准，实现了校准过程的自动化、快速化与高精度。
1 系统结构原理
位移传感器功能是将直线机...
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