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時柵角E+E位移傳感器自標定研究
精密測量儀器標定技術是保證產品質量的重要手段，也是計量領域科學研究的重要方面。角位移測量大量存在于以制造業為代表的工業生產和科學實踐中。時柵作為一種新型的E+E位移傳感器，利用時間測量空間位移，以較低的加工成本獲得了較高的測量精度。自標定技術可以在沒有標準器和參考母儀的條件下實現傳感器系統的誤差自標定。

時柵角E+E位移傳感器自標定研究
針對場式時柵角E+E位移傳感器需要高精度參考母儀對其進行標定，和在惡劣工作環境中傳感器的電氣、機械等參數發生變化的問題。根據計量檢測體系中的圓周封閉原則以及場式時柵角E+E位移傳感器自身誤差特點，提出一種時柵角E+E位移傳感器系統誤差自標定方法。實驗證明，采用這種誤差自標定方法消除了時柵系統誤差產生的影響，實現了時柵角E+E位移傳感器的誤差標定。所在的課題組在國家自然科學基金的資助下，開展了時柵角E+E位移傳感器量值溯源，誤差自標定等方面的研究。主要研究內容如下：根據角位移測量領域圓周封閉原則提出了一種時柵角E+E位移傳感器量值溯源的方案。從計量檢測體系的角度分析角位移測量的量值溯源問題，以及傳感器檢定、標定和校準之間的關系。對角E+E位移傳感器各種自標定技術進行了比較和研究，獲得理論指導和借鑒。提出了時柵系統誤差自標定方案，進行理論推導。探討了時柵E+E位移傳感器的測量原理以及位移測量中的時空轉換思想，從誤差自標定的角度通過理論推導和實驗研究了場式時柵的誤差特點。研究了場式時柵角E+E位移傳感器自標定的一種可行性結構，利用時柵傳感器對極點誤差極小的特點和差極式時柵極距存在的差分關系，建立基準點，對傳感器進行自標定檢測，獲取傳感器的誤差曲線。通過實驗對時柵自標定系統進行了驗證。對時柵傳感器信號進行采樣和分析，進行了信號正交性實驗，間距誤差驗證實驗，對極內對極點誤差測量實驗，誤差分離及誤差修正實驗。驗證了時柵自標定方法的正確性和可行性。結果顯示,補償后時柵角E+E位移傳感器的測量精度得到明顯提高。對一非球面凸透鏡進行了實驗測量,得到了自由曲面測點傾角的計算方法,并用傾角誤差模型修正了測量數據。實驗結果表明,量化的傾角誤差模型可以將時柵角E+E位移傳感器的測量誤差控制到小于10μm,滿足時柵角E+E位移傳感器在自由曲面測量中應用的要求。

時柵角E+E位移傳感器自標定研究
綜上所述，在研究相關自標定方法和角位移量值溯源的基礎上，設計并研制了具有自標定功能的時柵角E+E位移傳感器。通過理論推導，誤差分析，樣機設計和實驗驗證明確了時柵角E+E位移傳感器自標定的基本結構形式，提高了測量精度。