[发明专利]一种激光位移传感器温度自适应补偿方法

说明书

本发明公开一种激光位移传感器温度自适应补偿方法，包括：在不同距离条件下分别测试不同温度下激光位移传感器的输出位移值；通过多项式拟合获得不同距离条件下所述激光位移传感器的位移‑温度变化曲线的温度特性参数值；对不同距离的所述温度特性参数值进行多项式拟合，得到不同距离条件下所述激光位移传感器的温度特性参数的计算系数；根据测量过程中获得的绝对位移值计算与之对应的温度特性参数，得到位移的温度补偿值，以所述温度补偿值对实际测量得到的位移值进行补偿。本发明可以适应满量程内的任意位置，有效解决了不同距离下的温度系数不同带来的偏差，不仅具有自适应性能，而且显著提高了温度补偿精度。

技术领域

本发明涉及一种传感器技术，具体地，涉及一种激光位移传感器温度自适应补偿方法。

背景技术

激光位移传感器是一种基于三角测距原理的位移传感器，具有非接触、高精度、高速度、绝对测量等卓越特性，成为现代工业测量领域的主流测量器具。

但是，温度变化对激光位移传感器的输出影响比较严重。国内外激光位移传感器的温度特性一般为0.05％FS/℃左右，以精度±0.1％FS级、量程20mm的激光位移传感器为例，若温差达到±10℃，其温度导致的测量位移值变化约为±0.1mm，相对误差约为±0.5％FS，远远超过其精度水准。因此，未经温度补偿的激光位移传感器在实际使用中受到严重的限制，特别是在环境温度变化较大的恶劣条件下更是失去应有的精度。

由于激光位移传感器是一种光机电算相结合的高科技传感器，结构复杂、组成器件多源，包括有光学器件、电子器件、机械元件等。而且不同单元、不同器件受温度的影响规律不同，很难建立统一的、通用的温度数学模型用来进行温度补偿。特别是，对于同一个激光位移传感器而言，当被测目标与传感器之间的距离不同时，温度的影响程度也是不同的，即不同距离下的温度系数也是不同的。因此，固定的温度系数补偿方法注定是无法奏效的。因此，如何自适应地确定不同距离下的温度补偿系数，成为提高激光位移传感器温度特性的关键所在。

在对现有技术检索中，尚未发现与本申请相同或类似的报道。

发明内容

本发明针对现有激光位移传感器对温度变化敏感的问题，提出一种激光位移传感器温度自适应补偿方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种激光位移传感器温度自适应补偿方法，包括：

在不同距离条件下分别测试不同温度下激光位移传感器的输出绝对位移值；

通过多项式拟合获得不同距离条件下所述激光位移传感器的位移-温度变化曲线的温度特性参数值；

对不同距离的所述温度特性参数值进行多项式拟合，得到不同距离条件下所述激光位移传感器的温度特性参数的计算系数；

在测量过程中，根据绝对位移值计算与之对应的温度特性参数，得到位移的温度补偿值，以所述温度补偿值对实际测量得到的位移值进行补偿，其中所述绝对位移值即激光位移传感器与目标的距离值，由激光位移传感器直接测量可得。

本发明温度补偿方法能自适应地确定不同距离下的温度补偿系数，可以自适应测量距离的变化，具有更广泛的实用性和通用性。

优选地，所述方法包括以下步骤：

S1，将激光位移传感器与标准测试目标置于一个工作台之上，一同放入高低温试验箱之中；

S2，将所述标准测试目标置于量程的近端处并固定不动，不断改变高低温试验箱的温度，同步记录所述激光位移传感器的输出位移值和所述激光位移传感器内部的温度值，进而得到位移-温度变化曲线；

S3，改变所述标准测试目标的位置，重复S2，得到不同距离下所述激光位移传感器的位移-温度变化曲线；