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外文翻译--位移传感器的一种绝对的校准方法.doc

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外文翻译--位移传感器的一种绝对的校准方法.doc

外文资料名称Anabsolutecalibrationmethodfordisplacementsensors外文资料出处Measurement附件1.外文资料翻译译文2.外文原文指导教师评语签名年月日用外文写1位移传感器的一种绝对的校准方法张诗洲清野聪卞秋燕译摘要在现代研究中,一种新的位移传感器的绝对校准方法被提出并且校准系统被开发。这种新方法不但能确定线性错误而且能确定在波长上的平均敏感性校准线的倾斜。新测量系统由一个小型的激光干涉仪在以前开发的校准系统里。激光干涉计只通过半波长的整数倍的激光光源来确定必要的位移量。通过使用这个知道位移量,一台位移传感器的平均敏感性和线性误差就可以被绝对确定下来。被提议的方法的准确性只依赖被校验的位移传感器的自身的稳定性以及激光光源的波长。一种电容型非接触位移传感器被校验成功,这种传感器有别于通过信噪比决定的有稳定极限的位移传感器。关键词绝对校验位移传感器灵敏度非线性。1.序言位移传感器早就被用于极端精密的几何量的测量,例如确定位置,震动以及轴和表面的外形测量。使用特殊的检测技术,位移传感器能达到极其高的分辨率.但是,精确的位移传感器被固有的系统误差影响,例如传感器出产的线性错误线与校准线的偏差。尤其,线性错误的影响比分辨率水平的影响要大得多。例如,尽管一些位移传感器有纳米,最大量程却只有100微米,准确地说,主要由于线性误差,只能达到量程的0.2.另外,特有的线性误差是不稳定,极端精密的测量要求位移传感器频繁校准,使它适应被使用的环境在原处状态。不过,一些问题与这样的校准有关。这些问题的困难是涉及到获得比附属纳米分辨率更好的正确参考,并且涉及到怎样执行那些测量系统中需要位移传感器的频繁校正。另外,那些位移传感器需要在原处校准。现在作者提出一种对一些几何传感器来说在原处自校准线性错误的方法,例如一台位移传感器以及一台角度传感器.这种方法也已经被用于校验一台扫描白光干涉计显微镜.被提出的方法是基于获得校准曲线导出功能,校准曲线只是稍微的受那些精确入量影响.这些原理被准确地分析阐明。电子计算机模拟用来确定线性误差,百分之多点的量程,可以使用刚刚提出的方法正确校核。提出的方法的准确只依赖被校验的传感器的稳定性和分辨率。不过,被提出的方法还基于传感器的平均的敏感性被事先给出因此,只有线性误差(与线的校准线的偏差)可以被确定。2在现在的研究中,一种对位移传感器的新的绝对校准方法被提出,并且校准系统被开发。这种新方法不仅可以用于确定线性误差,而且可以在波长的基础上确定平均敏感性校准线的倾斜度。新测量系统结合一台小型激光干涉计和以前开发的原处校准系统.激光干涉计只用激光光源的半波长的整数倍来确定必要的位移量。通过使用这个知道位移量,一台位移传感器的平均敏感性和线性误差就可以被绝对确定下来。目前的报道中,绝对校准的原理使位移传感器和校准系统被提出。另外,被提议的方法的可行性被实验上证明。一种电容型非接触位移传感器被校验成功,这种传感器有别于通过信噪比决定的有稳定极限的位移传感器。2.绝对校正原理通常,校准可能被分成两个部分平均敏感性为校准和线性误差校准参阅图1a.在前边部分里,平均敏感性,与确定的传感器校准线的倾斜度有关。另外,线性误差,和线与确定的校准线的偏差有关。2.1原理绝对校准的原理与位移传感器在原处校准的概念相同,在原处校准的位移传感器,不进行收敛计算,而是反函数被计算。图1(a)显示的fx是位移传感器的输出曲线,那一般被表示为有斜度S和偏差O的直线的总和,直线的功能为重力加速度gx。fx的功能表示如下zfxS0xgx1这里,S和gx分别描述平均敏感性和线性误差,让位移传感器在xi位子取样输出mi并且在xiΔx处(Δx是位移量)输出mi。如果反函数fx如图1b显示3zimi,f1zizi/S0hzii1,2,,n2这里n是取样的数目hz是gx的反函数。hz的导数在离散采样点可以表示为hzi1/s0Δx/ΔmiΔmimimi3这里,必要位移量Δx可以使用激光光源的半波长的整数倍数来确定。S0可以通过下式计算出S0{Σδmi/Δx}/n4并且hz可以通过对hzi积分求出。2.2模拟结果图2显示出了模拟结果。校准位移的传感器的测量范围是100微米。位移量是4微米。敏感性的标准值是0.2vum1。线性误差是一条以零线对称的正弦曲线,振幅为200nm。随机误差有σ2的偏差,这主要包含在采样正弦曲线里.通常抽样间隔是0.5um,并且200个样本数据都在位移传感器的量程内取得。另外,在实际应用中,随机值中有0.2um的最大值,这增加了扫描间隔使得模拟抽样间隔的挠度。剩余误差不同于规定的线性误差和被获得的线性误差,也如图2所示。最大的剩余误差是大约4纳米,是噪图1(a)输出曲线b)输出曲线的反函数音的幅度的两倍。这个结果类似于收敛计算方法获得的数据.3.校准系统图3A所示为一台校验位移传感器的输出曲线的实验仪器。图3A显示系统由一台已校验的位移传感器,一台小型激光干涉计,一根z轴组成,小型激光干涉计只提供半波长的整数倍的激光光源,z轴平板用来扫描位移传感器的量程。位移传感器被固定到一根柱子上,直对着工作台的中心使得可以安装激光干涉仪的小轴。根据管PZT移动,位移传感器识别工作台上的位移。激光干涉计被安置在z轴平板上,

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