第3期2003年5月C HINA MEAS URE MENT TECHNOLOGY
中国测试技术No. 3May, 2003
线位移传感器检定方法
吴永红
(中国飞行试验研究院, 西安710089)
摘要 本文详细描述了线位移传感器的外观、通电前的机械性能及迟滞、重复性、非线性等主要技术指标的检定步骤、检定原理和数据处理方法。
关键词 线位移传感器 检定 方法
313非线性误差、重复性误差、迟滞误差的检定。
非线性误差、重复性误差、迟滞误差均不得大于允许基本误差的绝对值。基本误差如表1所示。
1 概述
随着测量自动化水平的不断提高, 传感器的用途越来越广泛。我院是国家级飞机定型试飞单位, 在日
常的机载测试工作中要用到大量的传感器, 线位移传感器就是其中一种。其性能参数的可靠性、准确性直接影响试飞数据的质量, 因此, 传感器上机前的检定工作非常必要。本文详细描述了应变片式、电阻式、电感式等线位移传感器的检定方法。适用于测量范围为0~200mm, 精度为011级、012级、015级、1级、2级、5级的线位移传感器的检定, 也适用于一般工程用的线位移测量。
4 检定方法
外观 目力观测, 结果记入附表中。
通电前检查 目力观察及试验, 结果记入附表中。非线性误差 重复性误差、迟滞误差的检定。检定范围 在传感器满量程内检定。
表1 精度基本误差对照表
精度分级
[***********]
基本误差
? 011%? 012%? 015%? 110%? 115%? 210%
2 检定条件及设备
211检定条件
a 1电源:220V ? 5% 50Hz
b 1环境温度:23? 2e , 相对湿度:60%? 5%212检定设备
直流稳压源 分辨率01001V
数字电压表万工显
分辨率011m V 分辨率011L m
检定原理
线位移传感器常用于飞机发动机、工程、实验室等线位移的测量。其检定原理是将万工显
的位移变化通过传感器转换成电信号, 然后将电信号的值采用端点法或最小二乘法进行数据处理计算出该传感器的测量结果, 判断是否符合基本误差的规定。411装夹及接线
装夹将线位移传感器沿万工显X 方向放置、用安装夹夹在工作台面上, 目镜观察, 同时移动传感器, 使之与X 轴平行。然后用专用卡具上端固定在目镜筒上, 下端夹住传感器工作部分最前端, 调整万工显X 、Y 、Z 方向位置、保证移动工作台面时, 传感器工作部分无摩擦、无变形、扭曲。
接线将传感器、稳压源、直流稳压源、数学电压表按给定接线方法联接。如图1所示。
3 检定项目及要求
311外观
a 1线位移传感器工作表面不应有锈蚀、明显划伤、碰伤及其它缺陷。
b 1线位移传感器工作部分应无变形、扭曲。
c 1线位移传感器外壳上应标有制造厂名称(或商标) , 出厂编号及测量范围。
312通电前检查
a 1传感器机械部分应平稳, 不应有晃动、松动现象, 紧固件应牢固可靠。
b 1用手轻轻拉动传感器工作部分, 不宜与外壳部分产生过紧摩擦。
c 1传感器各连线应完好无损、连接可靠。
图1 接线原理图
412检定步骤
a 1接通电源预热15分钟;
b 1移动工作台面, 满量程拉动三个来回, 观察各来回的数据变化情况, 各起始点、终点位置输出电压值变化不大于允许基本误差的绝对值便可以测量;
c 1将位移传感器满量程五等分或五等分以上, 计算出每等分值, 记下位移传感器起始位移读数和数字电压表输出的电压值, 填入传感器检定记录表;
d 1移动工作台面一个等分值, 记下万工显的读数及数字电压表读数, 依次往下读数, 到终点然后往返测量、读数;
e 1同样方法最少进行三个测回, 将测得数据填入传感器检定记录表内。
理论直线为:y =Ax +B
2
(6)
2
A =(n E (x i ai -E xi E ai) /(n E (xi) -(E x i ) ) B =(E a i -A E xi) /n 4) 求理论值y i =Ax i +B 5) 求子样偏差正行程S f i =a f i -Y i
b
反行程S b i =a i -y i
(7) (8) (9) (10)
max /
6) 求满量程输出y F. S =a n -a i 7) 求迟滞N h =((|$yhi |
y F. S @100%(11)
5 数据处理
1) 求平均值正行程平均值:a f i =(j =E 1a f i j ) /m 反行程平均值:
a i =
(j =E 1a bj i ) /m
m m
8) 求方差估值:s =
(1)
(i =E 1(
f 2
s i ) +
E (S i ) ) /2n) i =1
b 2
(12) (13) (14)
9) 求重复性:
N s =(3s /y F 1S ) @100%10) 求精确度:
(2) (3) (4)
N =? (N h/2+N s)
式中:m ) 测回次数; n ) 每测回测量次数; b ) 代表反行程; f ) 代表正行程; x i ) 代表第i 点位移值; a ij ) 第j 测回第i 测量值; s j ) 子样偏差; s ) 方差估计; N s ) 重复性; $yhi ) 正反行程平均值之差; y F 1S ) 满量程输出; N h ) 迟滞; N ) 精度。
正反行程平均值:
a i =(a f i +a i ) /22) 正反行程平均值之差$yhi =a f i +a b i
3) 拟合理论直线:
a 1端点法:适用于要求较低的场合, 是较简单的方法。
取两端点:(x1, a i ) , (xn , a n ) 。理论直线为:y =Ax +B A =(a n -a 1) /(x n -x 1) B =(x n a 1-x 1a n ) /(x n -x 1)
b 1最小二乘法:适用于精度较高的场合, 较复杂。
(上接第38页)
6 结束语
该方法经过给传感器输入标准位移, 测量其输出电压, 经过数据处理, 最后给出传感器的满量程输出
(5)
值、重复性误差、迟滞误差、非线性误差值及综合误差, 为自动化测量中传感器的选用和提高测量数据的可靠性、结果的准确性打下了良好的基础。可以满足自动化测量对优感器的检定要求。
g 1在Matlab 命令窗口中运行该文件。
B(1) =0;
for k=2:p
for i=2:N
B(i) =(i-1). k ^; end X=[X B c ];
end
a=inv(X c *X) *X c *W ; e 1计算瞬时频率; f 1保存命名文件;
4 结束语
本文给出对一个观测样本进行瞬时频率估计的运算方法, 如要做到实时性, 必须实时地进行参数赋值, 这就需要对信号进行实时采集, 并计算出其相位。如
果在高斯有色噪声情况下, 用相位建模法对瞬时频率进行估计, 不能使用最小二乘法, 要采用极大似然法, 具体请参阅参考文献1。
参 考 文 献
1 张贤达, 保铮. 非平稳信号分析与处理. 北京:国防工业出版社, 1998
2 崔怡. Matlab5. 3实例详解. 北京:航空工业出版社, 2000
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第3期2003年5月C HINA MEAS URE MENT TECHNOLOGY
中国测试技术No. 3May, 2003
线位移传感器检定方法
吴永红
(中国飞行试验研究院, 西安710089)
摘要 本文详细描述了线位移传感器的外观、通电前的机械性能及迟滞、重复性、非线性等主要技术指标的检定步骤、检定原理和数据处理方法。
关键词 线位移传感器 检定 方法
313非线性误差、重复性误差、迟滞误差的检定。
非线性误差、重复性误差、迟滞误差均不得大于允许基本误差的绝对值。基本误差如表1所示。
1 概述
随着测量自动化水平的不断提高, 传感器的用途越来越广泛。我院是国家级飞机定型试飞单位, 在日
常的机载测试工作中要用到大量的传感器, 线位移传感器就是其中一种。其性能参数的可靠性、准确性直接影响试飞数据的质量, 因此, 传感器上机前的检定工作非常必要。本文详细描述了应变片式、电阻式、电感式等线位移传感器的检定方法。适用于测量范围为0~200mm, 精度为011级、012级、015级、1级、2级、5级的线位移传感器的检定, 也适用于一般工程用的线位移测量。
4 检定方法
外观 目力观测, 结果记入附表中。
通电前检查 目力观察及试验, 结果记入附表中。非线性误差 重复性误差、迟滞误差的检定。检定范围 在传感器满量程内检定。
表1 精度基本误差对照表
精度分级
[***********]
基本误差
? 011%? 012%? 015%? 110%? 115%? 210%
2 检定条件及设备
211检定条件
a 1电源:220V ? 5% 50Hz
b 1环境温度:23? 2e , 相对湿度:60%? 5%212检定设备
直流稳压源 分辨率01001V
数字电压表万工显
分辨率011m V 分辨率011L m
检定原理
线位移传感器常用于飞机发动机、工程、实验室等线位移的测量。其检定原理是将万工显
的位移变化通过传感器转换成电信号, 然后将电信号的值采用端点法或最小二乘法进行数据处理计算出该传感器的测量结果, 判断是否符合基本误差的规定。411装夹及接线
装夹将线位移传感器沿万工显X 方向放置、用安装夹夹在工作台面上, 目镜观察, 同时移动传感器, 使之与X 轴平行。然后用专用卡具上端固定在目镜筒上, 下端夹住传感器工作部分最前端, 调整万工显X 、Y 、Z 方向位置、保证移动工作台面时, 传感器工作部分无摩擦、无变形、扭曲。
接线将传感器、稳压源、直流稳压源、数学电压表按给定接线方法联接。如图1所示。
3 检定项目及要求
311外观
a 1线位移传感器工作表面不应有锈蚀、明显划伤、碰伤及其它缺陷。
b 1线位移传感器工作部分应无变形、扭曲。
c 1线位移传感器外壳上应标有制造厂名称(或商标) , 出厂编号及测量范围。
312通电前检查
a 1传感器机械部分应平稳, 不应有晃动、松动现象, 紧固件应牢固可靠。
b 1用手轻轻拉动传感器工作部分, 不宜与外壳部分产生过紧摩擦。
c 1传感器各连线应完好无损、连接可靠。
图1 接线原理图
412检定步骤
a 1接通电源预热15分钟;
b 1移动工作台面, 满量程拉动三个来回, 观察各来回的数据变化情况, 各起始点、终点位置输出电压值变化不大于允许基本误差的绝对值便可以测量;
c 1将位移传感器满量程五等分或五等分以上, 计算出每等分值, 记下位移传感器起始位移读数和数字电压表输出的电压值, 填入传感器检定记录表;
d 1移动工作台面一个等分值, 记下万工显的读数及数字电压表读数, 依次往下读数, 到终点然后往返测量、读数;
e 1同样方法最少进行三个测回, 将测得数据填入传感器检定记录表内。
理论直线为:y =Ax +B
2
(6)
2
A =(n E (x i ai -E xi E ai) /(n E (xi) -(E x i ) ) B =(E a i -A E xi) /n 4) 求理论值y i =Ax i +B 5) 求子样偏差正行程S f i =a f i -Y i
b
反行程S b i =a i -y i
(7) (8) (9) (10)
max /
6) 求满量程输出y F. S =a n -a i 7) 求迟滞N h =((|$yhi |
y F. S @100%(11)
5 数据处理
1) 求平均值正行程平均值:a f i =(j =E 1a f i j ) /m 反行程平均值:
a i =
(j =E 1a bj i ) /m
m m
8) 求方差估值:s =
(1)
(i =E 1(
f 2
s i ) +
E (S i ) ) /2n) i =1
b 2
(12) (13) (14)
9) 求重复性:
N s =(3s /y F 1S ) @100%10) 求精确度:
(2) (3) (4)
N =? (N h/2+N s)
式中:m ) 测回次数; n ) 每测回测量次数; b ) 代表反行程; f ) 代表正行程; x i ) 代表第i 点位移值; a ij ) 第j 测回第i 测量值; s j ) 子样偏差; s ) 方差估计; N s ) 重复性; $yhi ) 正反行程平均值之差; y F 1S ) 满量程输出; N h ) 迟滞; N ) 精度。
正反行程平均值:
a i =(a f i +a i ) /22) 正反行程平均值之差$yhi =a f i +a b i
3) 拟合理论直线:
a 1端点法:适用于要求较低的场合, 是较简单的方法。
取两端点:(x1, a i ) , (xn , a n ) 。理论直线为:y =Ax +B A =(a n -a 1) /(x n -x 1) B =(x n a 1-x 1a n ) /(x n -x 1)
b 1最小二乘法:适用于精度较高的场合, 较复杂。
(上接第38页)
6 结束语
该方法经过给传感器输入标准位移, 测量其输出电压, 经过数据处理, 最后给出传感器的满量程输出
(5)
值、重复性误差、迟滞误差、非线性误差值及综合误差, 为自动化测量中传感器的选用和提高测量数据的可靠性、结果的准确性打下了良好的基础。可以满足自动化测量对优感器的检定要求。
g 1在Matlab 命令窗口中运行该文件。
B(1) =0;
for k=2:p
for i=2:N
B(i) =(i-1). k ^; end X=[X B c ];
end
a=inv(X c *X) *X c *W ; e 1计算瞬时频率; f 1保存命名文件;
4 结束语
本文给出对一个观测样本进行瞬时频率估计的运算方法, 如要做到实时性, 必须实时地进行参数赋值, 这就需要对信号进行实时采集, 并计算出其相位。如
果在高斯有色噪声情况下, 用相位建模法对瞬时频率进行估计, 不能使用最小二乘法, 要采用极大似然法, 具体请参阅参考文献1。
参 考 文 献
1 张贤达, 保铮. 非平稳信号分析与处理. 北京:国防工业出版社, 1998
2 崔怡. Matlab5. 3实例详解. 北京:航空工业出版社, 2000
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