一种基于转台的位移传感器标定装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于转台的位移传感器标定装置和方法，标定装置包括转台；球形检测块；位移传感器探头，检测探头距离球形检测块表面的距离得位移信号；位移传感器调理电路，将位移信号转化为电压信号传输给数据采集卡；角度编码器，测量转台的角度而输出脉冲信号，将脉冲信号传输给数据采集卡；数据采集卡，将电压信号和脉冲信号发送给工控机；工控机，将脉冲信号转化为角度信号，并对电压信号和角度信号进行拟合。标定方法包括调整位移传感器探头与球形检测块的相对位置到初始位置，从初始位置依次运动到n个角位置，得到n个电压信号u

【技术实现步骤摘要】
一种基于转台的位移传感器标定装置和方法


[0001]本专利技术属于传感器标定测试
，特别涉及一种基于转台的位移传感器标定装置和方法。

技术介绍

[0002]位移传感器主要用于测量各种形式的位移、振动信号等，工程中常用的有电容式位移传感器、电涡流式位移传感器等。位移传感器在使用前，要使用标准的计量仪器对其灵敏度系数进行标定，从而确定输入量和输出量之间的对应关系。但是，位移传感器在使用过程中，随着工作环境的变化和所用电子元器件的老化，灵敏度系数也会发生变化，如不及时标定校准，将会产生测量误差，影响最终测量的精度。
[0003]现有的位移传感器的标定装置大都使用线运动的方式，产生已知的位移量作为输入量，然后采集位移传感器的输出量，位移传感器的输出量通常为电压值，再利用输出量与标准的输入量来确定位移传感器的灵敏度系数及其它的性能指标参数。在实际的工程中有些工作场合不具备线运动的试验装置，无法对位移传感器进行标定。但是，有些工作场合具有作角运动的试验装置，例如精密转台。所以，可以设计一套基于转台的位移传感器标定装置，利用转台的高精度角位置运动，同样也可以实现对位移传感器的精确标定。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种新的位移传感器标定装置和方法，利用转台高精度、高分辨率的角位置运动功能，实现位移传感器的精确标定。
[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
[0006]一种基于转台的位移传感器标定装置，包括转台，具有角位置运动功能；
[0007]球形检测块，设置于转台的表面；
[0008]位移传感器探头，可拆卸连接在位移传感器固定支座上，检测位移传感器探头距离球形检测块表面的距离得到位移信号；
[0009]位移传感器调理电路，与位移传感器探头连接，将位移传感器探头检测到的位移信号放大，并转化为电压信号传输给数据采集卡；
[0010]角度编码器，设置于转台，随着转台转动，角度编码器输出脉冲信号，并将脉冲信号传输给所述数据采集卡；
[0011]数据采集卡，接收电压信号和脉冲信号，并将电压信号和脉冲信号发送给工控机；
[0012]工控机，与数据采集卡连接，将脉冲信号转化为角度信号，并对电压信号和角度信号进行拟合。
[0013]所述转台为一具有角位置运动功能的精密转台，可实现较高分辨率的角运动。
[0014]所述转台台面外边缘沿着转台轴线方向的投影通过球形检测块的球心。
[0015]根据被标定位移传感器的特性选取所述球形检测块的材料，通常为金属材料。
[0016]所述位移传感器探头通过线缆连接到位移传感器调理电路。所述位移传感器调理
电路通过线缆连接到数据采集卡。所述角度编码器通过线缆连接到数据采集卡。所述数据采集卡通过PCI插槽连接到工控机。
[0017]所述转台设置有驱动转台转动的驱动件。驱动件可以为电机等。驱动件连接于工控机，可通过工控机控制转台转动。
[0018]所述工控机中运行测试软件，测试软件基于LabVIEW虚拟仪器平台开发。
[0019]所述转台的地基上设置有位移传感器固定支座，位移传感器固定支座用于将位移传感器探头可拆卸的固定在转台的地基上。
[0020]所述位移传感器固定支座整体为“L”形杆状结构，水平杆末端设计有夹持结构，位移传感器探头可从位移传感器固定支座孔中穿过，并通过螺栓将位移传感器探头夹紧，位移传感器固定支座的水平杆通过螺栓与竖直杆连接，并可相对于竖直杆上下移动，进而调节位移传感器探头的高度，位移传感器固定支座整体可水平移动。
[0021]通过上述技术方案，球形检测块朝向位移传感器探头的一侧为球形面，球形检测块的设置，大大减小了球形检测块沿着转台台面径向上移动造成的误差。使得转台台面的转动能够便于转化为球形检测块在位移传感器探头感应的直线方向上的位移，而为球形检测块表面到为球形检测块球心的距离恒定；
[0022]设定初始位置：位移传感器探头的轴线对准球形检测块的球心，且位移传感器探头的轴线与转台外边缘相切；转台台面转动角度为θ，球形检测块的球心与转台台面轴线的距离为R
o
，那么，位移传感器探头感应的直线方向上的位移Δd即为R
o
sinθ。
[0023]一种基于转台的位移传感器标定装置和方法，包括下列步骤：
[0024](1)调整所述位移传感器探头与所述球形检测块的相对位置，保证位移传感器探头的轴线对准球形检测块的球心，且位移传感器探头的轴线与转台外边缘相切。在测试软件的界面中观察位移传感器调理电路的输出电压，根据输出电压的数值调整位所述移传感器探头与所述球形检测块的间隙，使输出电压值在位移传感器探头的电压输出范围的最小值(通常为0V)，此为初始位置。
[0025](2)根据被标定位移传感器的量程选取测n个试点，根据所述转台的台面半径R0计算所述转台的角位置，操作转台使其依次从初始位置运动到n个角位置，同时所述测试软件自动采集所述位移传感器调理电路的输出电压信号u
i
和角度编码器的脉冲信号，再将脉冲信号转化成角度信号Δθ
i
，进而计算出位移数据Δd
i
。
[0026](3)所述测试软件将n次采集的电压信号u
i
和位移数据Δd
i
进行线性拟合，计算得到灵敏度k和零偏b为：
[0027][0028][0029]其中，u
i
为电压；R0为转台(1)的半径；Δd为位移传感器探头感应的直线方向上的位移。
[0030]所述Δd＝R0sin(Δθ
i
)，其中，Δθ
i
为转台(1)从初始位置到检测位置的转角。
[0031]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0032]一、基于精密转台的角运动功能，提出了一种标定位移传感器的装置和方法，利用角度编码器的高精度脉冲信号，反馈精确的角位置信息，实现对位移传感器的精度标定。
[0033]二、利用本专利技术的装置和方法，标定过程采用电驱动，自动采集数据、计算灵敏度系数和零偏，引入误差小，操作便利、标定效率较高。
附图说明
[0034]图1为本专利技术具体实施方式中位移传感器标定装置的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术的测试装置的测试原理示意图；
[0036]图3为本专利技术的测试装置的构成图；
[0037]图4为本专利技术实测的数据及拟合的曲线图，其中横坐标为位移传感器调理电路输出的电压值，纵坐标表示通过角度编码器输出脉冲和转台半径计算得到的位移，“*”表示原始数据点，“——”表示拟合的一次函数曲线。
[0038]附图标记说明：1、转台；2、球形检测块；3、位移传感器探头；4、位移传感器固定支座；5、位移传感器调理电路；6、角度编码器；7、数据采集卡；8、工控机；
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于转台(1)的位移传感器标定装置，其特征在于：包括转台(1)，具有角位置运动功能；球形检测块(2)，设置于转台(1)的表面；位移传感器固定支座(4)，连接于转台(1)的地基上；位移传感器探头(3)，可拆卸连接在位移传感器固定支座(4)上，检测位移传感器探头(3)距离球形检测块(2)表面的距离得到位移信号；位移传感器调理电路(5)，与位移传感器探头(3)连接，将位移传感器探头(3)检测到的位移信号转化为电压信号传输给数据采集卡(7)；角度编码器(6)，设置于转台(1)，随着转台(1)转动，角度编码器(6)输出脉冲信号，并将脉冲信号传输给所述数据采集卡(7)；数据采集卡(7)，接收电压信号和脉冲信号，并将电压信号和脉冲信号发送给工控机(8)；工控机(8)，与数据采集卡(7)连接，将脉冲信号转化为角度信号，进而计算出位移数据，并对电压信号和位移数据进行拟合。2.根据权利要求1所述的一种基于转台(1)的位移传感器标定装置，其特征在于：所述转台(1)台面外边缘沿着转台(1)轴线方向的投影通过球形检测块(2)的球心。3.根据权利要求1所述的一种基于转台的位移传感器标定装置，其特征在于：所述球形检测块(2)设置有定位面，定位面与转台台面的外边缘靠紧，所述球形检测块(2)整体通过螺栓连接于转台(1)台面。4.根据权利要求1所述的一种基于转台的位移传感器标定装置，其特征在于：所述位移传感器固定支座(4)用于将位移传感器探头(3)可拆卸的固定装夹。5.根据权利要求1所述的一种基于转台的位移传感器标定装置，其特征在于：所述位移传感器固定支座(4)整体可平行于转台(1)的径向水平移动。6.根据权利要求1所述的一种基于转台的位移传感器标定装置，其特征在于：所述位移传感器固定支座(4)包括竖直杆、连接于竖直杆的水平杆，水平杆可相对于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈野，赵郭有为，杨明，王胜利，胡吉昌，邓慰敬，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：