第23卷第4期 2015年4月
文章编号
1004-924X(2015)04-1114-08
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
时栅传感器动态测量误差补偿
孙世政1,2，彭东林2*，郑方燕2.3，武亮2
（1.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥，230009： 2.重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程中心，重庆，400054；
3.重庆理工大学时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室重庆400054）
Vol.23No. 4
Apr.2015
摘要：针对动态测量误差特点，提出了对系统误差和随机误差分别进行建模和组合补偿的思想来提高时栅传感器的动态测量精度。对具有周期性变化特征的系统误差采用傅里叶级数逼近的方法进行建模，运用最小二乘求解超定方程组的方法计算出系统误差的补偿参数。对于系统误差补偿后残留的随机误差采用灰色预测GM(1，1)模型进行预测，通过模型残差检验和修正提高预测的准确度。实验结果表明，利用傅里叶级数逼近模型有效地补偿了系统误差，误差由土35 降至士7，8，通过最小二乘参数寻优得到的补偿参数与传感器实际的误差成分相吻合；灰色预测模型则很好地预测补偿了残留的随机误差，误差由士7.8"降至士3"。得到的结果表明，利用这种对误差分别建模和补偿的方法大幅度地降低了动态测量误差，有效地提高了传感器的测量精度。
关键调：时栅传感器；位移测量；动态测量误差；系统误差；随机误差；傅里叶级数逼近，GM(1，1)模型
中图分类号：TP212.12
文献标识码；A
doi:10.3788/OPE. 20152304.1114
Compensationfordynamicmeasurementerrorsoftimegratingsensor
SUN Shi-zheng-?, PENG Dong-lin", ZHENG Fang-yan"-",WU Liang(l.School of Instrument Science and Optoelectronic Engineering
HefeiUniversity of Technology,Hefei230009,China
2.EngineeringResearch Centerof Mechanical Testing Technology and Equipmentof the Ministryof Education,ChongqingUniversityof Technology,Chongqing400054,China; 3. Chongqing Key Laboratory of Time-grating Sensing and Aduanced Testing Technology,
ChongqingUniversity of Technology,Chongqing400054,China)
*Corresponding author,E-mail:pdl@cqut,edu.cn
Abstract: According to the error characteristics in dynamic measurement, a targeted respective modeling and a combined compensation idea for systematic errors and random errors were proposed to improve the dynamic measuring accuracy of a time grating sensor. The Fourier series approach was presented to establish the model for the systematic errors with periodical changes, in which the compensation parameters for the systemic errors were calculated by using least square to solve overdetermined equation. Moreover, the grey model GM(1,1) was used for modeling random errors
收稿日期：2014-08-26；修订日期：2014-10-16.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.51127001)；国家863高技术研究发展计划资助项目（No.
2012AA041202)，“两江学署”专项资助项目