磁致伸缩位移传感器性能指标测试及结果

为了给传感器系统进行定标，搭建了测试平台。测试平台由传感器主体、位置磁铁、螺旋测微器、印制电路板、LCD、FDPS-50BA型电源(输人220V，输出±15V,5 V)组成。在搭建的平台上面对传感器的性能进行测量，主要包括传感器的线性度，迟滞和重复性。3.1 传感器线性度测量:在传感器测量整个0~80mm范围内，旋动螺旋测微器分别每隔5mm记一组数据，位置磁铁相应移动，连续取测量数据20组，如图3。线性度的指标公式为式中:el为非线性误差(线性度);△max为非线性误差;YFS为输出满量程。从图3可知，采用最小二乘法拟合直线的斜率为0.992，直线方程为Y = 0.15784+0. 992X，因此在0~80 mm范围内的线性度为0.387%。3.2 传感器迟滞将螺旋测微器在传感器的正反两个方向量程内来回移动，测量范围为0~80mm，测到的数据如图4。其中有正向测量和反向测量数值(每隔5mm测量1次)，以及正反方向测量的差值△H。由迟滞误差公式式中△Hmax为正反行程输出差值。从图4知，△Hmax=0.41，而rH=0.256%。

3.3 传感器重复性图5是传感器在正行程和反行程测量各测2次的数据，其中还计算了重复性偏差。根据式(2)可计算出0~80mm满量程的重复性误差指标el=±0.287%.。

3.4 传感器其他静态特性

3.4.1 传感器的分辨力经过测试系统测试，移动螺旋测微器±0.056mm，传感器LCD显示值改变±0.056mm。

3.4.2 稳定性在测试时，将传感器设定在一固定点，然后分别在4h读取数据1次，测得值分别为31.62 mm, 31.56 mm, 31.56nm, 31.62mm。稳定性误差为0.06mm。传感器通、断电几次后在此位置读数，仍旧为31.62，验证了磁致伸缩传感器不受掉电影响。温度稳定性是指传感器在外界温度变化下输出量发生的变化。测量传感器温度稳定性时，分别在房间温度为15℃和室外温度为1℃测量，读数变化为0.06 m，即温度稳定性误差为0.06 mm。

3.4.3 测试系统灵敏度移动螺旋测微器0.05mm，测到传感器LCD屏上变化0.056mm，此测试系统的灵敏度为1.12。综上，经过实验测得传感器的静态特性，可知传感器的线性度为0.387%，迟滞误差为0.256%，重复性误差为±0.287%,分辨力为0.056mm。磁致伸缩位移传感器的自身精度很高，理论可以达到μm级，实际分辨力只有0.056mm。