磁致伸縮位移傳感器性能指標測試及結果

 為了給傳感器系統進行定標，搭建了測試平臺。測試平臺由傳感器主體、位置磁鐵、螺旋測微器、印制電路板、LCD、FDPS-50BA型電源(輸人220V，輸出±15V,5 V)組成。在搭建的平臺上面對傳感器的性能進行測量，主要包括傳感器的線性度，遲滯和重復性。3.1 傳感器線性度測量:在傳感器測量整個0~80mm范圍內，旋動螺旋測微器分別每隔5mm記一組數據，位置磁鐵相應移動，連續取測量數據20組，如圖3。線性度的指標公式為式中:el為非線性誤差(線性度);△max為Z大非線性絕對誤差;YFS為輸出滿量程。從圖3可知，采用Z小二乘法擬合直線的斜率為0.992，直線方程為Y = 0.15784+0. 992X，因此在0~80 mm范圍內的線性度為0.387%。3.2 傳感器遲滯將螺旋測微器在傳感器的正反兩個方向量程內來回移動，測量范圍為0~80mm，測到的數據如圖4。其中有正向測量和反向測量數值(每隔5mm測量1次)，以及正反方向測量的差值△H。由遲滯誤差公式式中△Hmax為正反行程輸出Z大差值。從圖4知，△Hmax=0.41，而rH=0.256%。

3.3 傳感器重復性圖5是傳感器在正行程和反行程測量各測2次的數據，其中還計算了重復性偏差。根據式(2)可計算出0~80mm滿量程的重復性誤差指標el=±0.287%.。

3.4 傳感器其他靜態特性

3.4.1 傳感器的分辨力經過測試系統測試，移動螺旋測微器±0.056mm，傳感器LCD顯示值改變±0.056mm。

3.4.2 穩定性在測試時，將傳感器設定在一固定點，然后分別在4h讀取數據1次，測得值分別為31.62 mm, 31.56 mm, 31.56nm, 31.62mm。穩定性誤差為0.06mm。傳感器通、斷電幾次后在此位置讀數，仍舊為31.62，驗證了磁致伸縮傳感器不受掉電影響。溫度穩定性是指傳感器在外界溫度變化下輸出量發生的變化。測量傳感器溫度穩定性時，分別在房間溫度為15℃和室外溫度為1℃測量，讀數變化為0.06 m，即溫度穩定性誤差為0.06 mm。

3.4.3 測試系統靈敏度移動螺旋測微器0.05mm，測到傳感器LCD屏上變化0.056mm，此測試系統的靈敏度為1.12。綜上，經過實驗測得傳感器的靜態特性，可知傳感器的線性度為0.387%，遲滯誤差為0.256%，重復性誤差為±0.287%,分辨力為0.056mm。磁致伸縮位移傳感器的自身精度很高，理論可以達到μm級，實際分辨力只有0.056mm。