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Jewell公司的LCF-100傾角傳感器精度評(píng)價(jià)

更新時(shí)間:2018-10-19 09:41:00點(diǎn)擊次數(shù):3467次
傾角傳感器的誤差包含了靈敏度誤差、零點(diǎn)偏置、重復(fù)性和溫漂重復(fù)性,以及橫軸誤差、輸入軸非對(duì)準(zhǔn)性、非線性、溫漂線性度等,有些誤差是以通過(guò)修正和補(bǔ)償措施來(lái)提高
       美國(guó)JEWELL(www.jewellinstruments.com)公司的伺服傾角傳感器LCF-100在國(guó)內(nèi)有很多的應(yīng)用,用戶覺得這個(gè)傳感器很精確。傾角傳感器的指標(biāo)很多,比如溫漂,非線性,零偏等,如何去分析這些指標(biāo),哪些指標(biāo)是關(guān)鍵的指標(biāo),對(duì)此很多用戶甚至廠家都不是太清楚,本文將予以詳細(xì)說(shuō)明。
LCF-100傳感器的精度分析
      LCF-100產(chǎn)品是以力平衡伺服加速度原理來(lái)測(cè)量?jī)A角的。它是測(cè)量重力加速度在加速度傳感器敏感軸上的分量轉(zhuǎn)換成角度數(shù)據(jù),即傾角值與加速度值成正弦關(guān)系。影響LCF-100的測(cè)量精度與以下指標(biāo)密切相關(guān):
      1、靈敏度誤差:取決于核心敏感器件的自身特性,但同時(shí)與頻率響應(yīng)關(guān)聯(lián),也稱幅頻特性。靈敏度是一個(gè)傳感器精度的基礎(chǔ),靈敏度不高的傳感器必然精度差。這是一個(gè)判斷精度的指標(biāo)的關(guān)鍵因素。
      2、零點(diǎn)偏置:取決于核心敏感器件的自身特性,是指?jìng)鞲衅髟跊](méi)有角度輸入的情況下(如絕對(duì)水平面),傳感器測(cè)量輸出不為零,該實(shí)際輸出角度值即為零點(diǎn)偏置。這個(gè)指標(biāo)可以通過(guò)校準(zhǔn)消除,所以這個(gè)指標(biāo)不是關(guān)鍵指標(biāo)。
      3、非線性:可以通過(guò)后續(xù)進(jìn)行校正,取決于校正點(diǎn)的多少。校正點(diǎn)越多,非線性越好。非線性越好,測(cè)量角度越精確,所以這個(gè)指標(biāo)是關(guān)鍵指標(biāo)。
      4、橫軸誤差:是指當(dāng)傳感器在垂直于其靈敏軸方向施加一定的加速度或者傾斜一定的角度時(shí)耦合到傳感器的輸出信號(hào)上所產(chǎn)生的誤差。這是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。
      5、輸入軸非對(duì)準(zhǔn)性:是指?jìng)鞲衅鞯膶?shí)際靈敏軸與底座邊沿的夾角。傾角傳感器在安裝時(shí)要求傾斜方向與傳感器的指定邊沿保持平行或者重合。當(dāng)傾角傳感器自身的靈敏軸與實(shí)際的傾斜方向不重合時(shí),隨傾斜的角度增大,產(chǎn)生的額外誤差呈正弦變化。輸入軸不對(duì)準(zhǔn)一般可以通過(guò)校準(zhǔn)消除,所以這個(gè)指標(biāo)不是關(guān)鍵指標(biāo)。
      6、重復(fù)性和遲滯性:取決于核心敏感器件的自身特性,不能通過(guò)后續(xù)修正措施來(lái)提高。這是關(guān)鍵指標(biāo)。
      7、溫度對(duì)零點(diǎn)和靈敏度的影響:也包含漂移和溫度曲線的重復(fù)性,該重復(fù)性取決于核心敏感器件的自身特性,不能通過(guò)后續(xù)修正措施來(lái)提高。在重復(fù)性確定的情況下,可以通過(guò)后續(xù)進(jìn)行校正,取決于校正點(diǎn)(角度點(diǎn)和溫度點(diǎn))的多少。校正點(diǎn)越多,溫度漂移精度就越好。這也是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。
       由此可見,傾角傳感器的誤差包含了靈敏度誤差、零點(diǎn)偏置、重復(fù)性和溫漂重復(fù)性,以及橫軸誤差、輸入軸非對(duì)準(zhǔn)性、非線性、溫漂線性度等,有些誤差是以通過(guò)修正和補(bǔ)償措施來(lái)提高。

      按照J(rèn)ewell公司公開的LCF-100的產(chǎn)品性能指標(biāo)來(lái),進(jìn)行以下誤差計(jì)算:


       從上表分析可以看出,當(dāng)溫度恒定,并且其他誤差項(xiàng)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格校準(zhǔn)時(shí),該傾角傳感器可以到達(dá)精度0.0028度,這個(gè)指標(biāo)是個(gè)相當(dāng)高的指標(biāo)水平。這比一般的傾角傳感器產(chǎn)品的精度指標(biāo)要高得多。同時(shí)我們看到,如果溫度發(fā)生變化,由溫度變化產(chǎn)生的精度漂移將是一個(gè)主要的誤差項(xiàng),所以保持溫度的恒定是保證傳感器精度的關(guān)鍵。
       我們還需要對(duì)可以通過(guò)校準(zhǔn)消除的誤差項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)格校準(zhǔn),如果校準(zhǔn)做得不夠好會(huì)引起傳感器精度迅速惡化,一般需要采取下列措施來(lái)進(jìn)行誤差處理:
1.對(duì)傳感器底面的平面度和平行度進(jìn)行精密加工;
2.對(duì)橫軸誤差進(jìn)行軟件修正;
3.對(duì)非線性進(jìn)行軟件修正;
4.對(duì)輸入軸非對(duì)準(zhǔn)造成的誤差進(jìn)行軟件修正;
5.進(jìn)行噪聲的濾波處理;
6.減少外界低頻震動(dòng)造成的諧振而影響濾波功能;
7.將溫度傳感器植入到產(chǎn)品內(nèi)部,盡可能檢測(cè)出傳感器的實(shí)際溫度漂移數(shù)據(jù);
8.采用高分辨率AD減小量化誤差;
9.采用良好的EMC措施,減少外界的電磁干擾;
10.采用高精度的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試標(biāo)定。
附錄一
慧聯(lián)科技傾角傳感器的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
       慧聯(lián)科技傾角傳感器具有良好的角度測(cè)量性能,創(chuàng)造性地將橫軸誤差和零點(diǎn)偏置作為測(cè)量精度的重要組成部分。(注:其他一般傾角傳感器產(chǎn)品僅將非線性作為傳感器的測(cè)量精度)?;勐?lián)傾角傳感器將“橫軸誤差”與“允許輸入軸不重合度”實(shí)現(xiàn)了組合應(yīng)用,極大地解決了在任意角度點(diǎn)實(shí)現(xiàn)真正準(zhǔn)確的傾斜測(cè)量:
      1、物體的實(shí)際傾斜不可能完全按照嚴(yán)格的X和Y正交軸向發(fā)生傾斜,如機(jī)械部件的間隙、實(shí)際傾斜軸難以確定等因素決定了實(shí)際的傾斜角度不在嚴(yán)格的X、Y正交方向上。當(dāng)X軸向發(fā)生傾斜時(shí),如果傳感器的橫軸誤差過(guò)大,則會(huì)使Y方向的傾斜角度數(shù)據(jù)發(fā)生變化,而實(shí)際上,Y軸方向可能沒(méi)有真正發(fā)生傾斜,反之亦然。因此,針對(duì)普通的傾角傳感器的3~5%的橫軸誤差,即使線性度再高,其實(shí)際的測(cè)量精度也將在3~5%左右,而不是線性度數(shù)據(jù)。
       2、如傳感器在實(shí)際安裝過(guò)程中,沒(méi)有“允許輸入軸不重合度”數(shù)據(jù),簡(jiǎn)單的目測(cè)是難以獲得真正準(zhǔn)確的傾斜數(shù)據(jù)。過(guò)大的傳感器靈敏軸與實(shí)際運(yùn)動(dòng)傾斜方向的偏差角度,將會(huì)使傳感器的輸出上額外產(chǎn)生一個(gè)“正弦誤差”疊加到輸出數(shù)據(jù)上。隨著傾斜角度的增大,誤差也逐漸增大。
       3. 真正實(shí)現(xiàn)全角度范圍測(cè)量?;勐?lián)傾角傳感器不存在+-90度誤差顯著增大問(wèn)題,可以實(shí)現(xiàn)全方位,全姿態(tài)精確測(cè)量。全測(cè)量范圍內(nèi)精度高并且一致性好。
        4. 對(duì)傾角傳感器實(shí)施動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,減小外部加速度對(duì)測(cè)量的影響,同時(shí)不降低測(cè)量頻率響應(yīng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速,高精度測(cè)量。
慧聯(lián)公司傾角傳感器良好地解決了以上的實(shí)際問(wèn)題,是真正實(shí)現(xiàn)高精度傾角測(cè)量的產(chǎn)品。
慧聯(lián)在傾角測(cè)量方面的核心技術(shù)能力介紹
1、對(duì)傾角傳感器外殼進(jìn)行模態(tài)測(cè)試,并非簡(jiǎn)單將傳感器核心部件安裝在任意外殼內(nèi)封裝就成為產(chǎn)品。
2、對(duì)傾角傳感器PCBA板進(jìn)行模態(tài)測(cè)試,從根本上解決振動(dòng)引起的諧振對(duì)傳感器濾波的影響。
3、嚴(yán)格按照國(guó)內(nèi)、國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行(包括GB、GJB、MIL、IEC、ISO、EN等)進(jìn)行測(cè)試的傾角傳感器。
4、多項(xiàng)傾角測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)明專利、實(shí)用新型專利、外觀專利與軟件著作權(quán)。
5、具有自主專利的自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)傾角傳感器,減少人為因素對(duì)質(zhì)量的影響,保持質(zhì)量的一致性。
6、精度可以達(dá)到±5角秒@-40~85℃全溫度內(nèi)的綜合精度,12個(gè)月的零點(diǎn)穩(wěn)定性達(dá)到±3.6角秒。我們能提供世界上精度最高的傾角傳感器,還在進(jìn)一步提高中。
7、擁有核心研發(fā)能力,其中博士三人,碩士5人,可以為客戶定制特殊要求的傾角測(cè)量產(chǎn)品。

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