[发明专利]一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法

权利要求书

1.一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1：表示轴颈的理想径向长度；

理想条件下测得校准件的半径表示如下：

R₀＝d₀+C (1)

其中，C为未检测状态下测头与轴颈中心之间的原始距离，d0为标定主轴颈时测头的位移量；

测量实际工件时，设测头的实际位移量设为d，则此时刻的轴颈的实际径向长度如下：

R＝d+C (2)

将(1)式与(2)式整理如下：

R＝d-d₀+R₀＝Δd+R₀ (3)步骤2：对位移传感器进行降温实验并补偿其温度特性；

位移传感器以一定预紧力接触校准件，单独将传感器从100℃降温至0℃，每下降5℃记录下传感器读数；以20℃时得到的数据X₀为基准，计算所有记录的读数与X₀之差，记为Δx₁、Δx₂...Δx₂₀以温度T为横坐标、偏差数据Δx为纵坐标画出散点图，利用MATLAB工具进行曲线拟合，即可得到Δx与T的关系函数如下：

Δx＝f(T) (4)

步骤3：校准件和轴类零件的温度补偿；

校准件和被测轴径向量的变化均与温度呈线性关系，校准计量室温度为20℃；测量过程中需定时定次对测头零位进行重新校准，此时校准件处于非校准温度20℃，发生径向膨胀或收缩，此时补偿值如下：

Δ_校准件＝(T-20)×α₂×L (5)

其中L为标准温度20℃下校准件的径向长度，T为设备进行校准时的环境温度；α₂为校准件热膨胀系数；

在线测量中被测轴类零件在测量时也非处于标准温度，当前温度轴类零件的补偿的值如下：

Δ_轴＝(T_i-20)×α₁×L (6)

其中L为标准温度20℃下轴类零件的径向长度，T₁为设备进行校准时的工件温度，α₁为工件热膨胀系数；

校准件和轴类零件整体的温度补偿量如下：

Δ＝Δ_校准件-Δ_轴＝L×((T-20)×α₂-(T₁-20)×α₁) (7)

将测量轴类零件时所有温度补偿量代入式(1)，整理如下：

R₀+Δ＝C+d₀-Δx (8)

将(2)式和(9)式整理可得轴颈的实际径向长度如下：

R＝Δ+Δx+d-d₀+R₀＝Δ+Δx+Δd+R₀ (9)

2.根据权利要求1所述的一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法，其特征在于，步骤2单独对传感器进行降温实验，并将所得离散点拟合获得位移偏差与温度之间的函数关系。

3.根据权利要求2所述的位移偏差与温度之间的函数关系，其特征在于根据位移传感器结构不同，需要考虑位移传感器偏差数据Δx与测头偏差值之间的换算关系。

4.根据权利要求1所述的一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法，其特征在于，步骤3引入材料的热膨胀系数进行温度补偿，且校准件和工件材料不必一致。