[发明专利]一种双通道正余弦角度传感器误差补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双通道正余弦角度传感器误差补偿系统及方法。

背景技术

双通道正余弦角度传感器是用于测量轴转角角度的一种角度传感器，传感器由粗通道和精通道组成，粗通道测量范围大(0～360°)，精度低；精通道测量范围小(为360°/p)，其中p为精通道的极对数,每对极对应一个电气周期，精度高；粗、精通道输出经过粗精通道耦合后即可实现0～360°范围高精度的角度转换。现有的提高双通道正余弦角度传感器精度的方法通常是增加角度传感器的尺寸，提高角度传感器的极对数和稳定性，采用新工艺、新设备，提高加工精度等手段，因此，以往提高精度的方法设备投入成本高、加工成本高、加工周期长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种成本低、周期短、可有效提高双通道正余弦角度传感器的输出精度的双通道正余弦角度传感器误差补偿系统及方法。

本发明的技术方案是：

一种双通道正余弦角度传感器误差补偿系统，包括高精度转台、双通道正余弦角度传感器、后级处理电路、数据处理计算机；高精度转台精度优于0.5；双通道正余弦角度传感器安装在高精度转台上，双通道正余弦角度传感器与后级处理电路相连，后级处理电路与数据处理计算机相连；高精度转台在数据处理计算机的控制下带动双通道正余弦角度传感器转动并输出N个转台角度α至数据处理计算机，在N个转台角度α处双通道正余弦角度传感器输出N对角度信号，N为大于等于8的整数；每对角度信号包括粗通道角度信号和精通道角度信号，粗通道角度信号和精通道角度信号经过后级处理电路进行A/D转换、数据耦合处理后获得耦合后的数字角度信号；耦合后的数字角度信号通过数据传输电缆送入数据处理计算机；

数据处理计算机将数字角度信号减去转台角度获得N个转台角度α对应的双通道正余弦角度传感器的误差值δ；数据处理计算机对N个转台角度α和与之对应的误差值δ进行频谱特性分析获得误差模型，所述误差模型为：δ＝A₀+S₁Sinα+S_2pSin(2pα)+C₁Cosα+CγCos(2pα)；其中，A₀是常数项系数，S₁是正弦低次项系数，S_2p是正弦高次项系数，C₁是余弦低次项系数，C_2p是余弦高次项系数；所述高次项是极对数p的2倍；

数据处理计算机将N个转台角度α和与之对应的误差值δ代入上述误差模型并进行拟合获得上述误差模型中的系数A₀、S₁、S_2p、C1、C_2p；将上述误差模型及其系数存入数据处理计算机或者后级处理电路；

数据处理计算机或者后级处理电路根据上述误差模型及其系数完成双通道正余弦角度传感器的实时误差补偿。

后级处理电路包括A/D转换器和控制器，A/D转换器的输入端与双通道正余弦角度传感器相连，A/D转换器的输出端与控制器相连；控制器的输出端与数据处理计算机相连；A/D转换器实现粗通道角度信号和精通道角度信号的模数转换，控制器对模数转换后的粗通道角度信号和精通道角度信号进行数据耦合处理获得耦合后的数字角度信号。

双通道正余弦角度传感器和高精度转台的同轴度优于0.005mm。

在双通道正余弦角度传感器的每个电气周期获得大于4个的转动角度α和与之对应的误差值δ。

利用上述误差补偿系统进行误差补偿的方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将双通道正余弦角度传感器安装在高精度转台上，高精度转台在数据处理计算机的控制下带动双通道正余弦角度传感器转动，在N个转台角度α处双通道正余弦角度传感器输出N对角度信号；

(2)对N对角度信号进行A/D转换、数据耦合处理后获得N个耦合后的数字角度信号；

(3)将每个数字角度信号减去与之对应的转台角度获得N个转台角度α对应的误差值δ；对N个转台角度α和与之对应的误差值δ进行频谱特性分析获得误差模型，所述误差模型为：

δ＝A₀+S₁Sinα+S_2pSin(2pα)+C₁Cosα+C_2pCos(2pα)；