误差补偿技术及应用特点

　　一直以来,尽管误差补偿的具体方法和措施层出不穷,但是从误差补偿技术的系统观念来分析、研究误差补偿技术的工作还略显不足。而在设计仪器仪表过程中,误差补偿技术是贯穿于每一设计细节的关键技术之一。对仪器仪表进行误差补偿主要是从两方面来考虑的:一是待测对象随环境因素变化而变化,在不同测量条件下,待测量会有较大变化,因而影响测量结果;二是仪器自身的结构或者元件也会随环境条件变化而略有变形或表现出不同品质。一般而言对于第一种情况可采用相对测量方法或建立恒定测量条件的方法予以解决,而对于第二种情况应在设计阶段就仔细考虑仪器各组成零件随温度变化的情况,进行反复选材,斟酌每一个细小结构。这就加大了仪器设计的繁琐程度,使仪器机构趋向复杂化,反而会增大仪器的非线性。在仪器设计中合理采用误差补偿技术会大大简化仪器机构。针对环境条件变化的必然性及工业环境中环境因素变化较为剧烈的特点,寻求简单、实效的补偿手段实现对仪器仪表的误差补偿就显得十分重要。

　　1　误差补偿的主要技术手段

　　精密测量中的误差补偿技术主要有三种形式:误差分离技术、误差修正技术和误差抑制技术。

　　(1)误差分离技术核心是将有用信号与误差信号进行分离,它有两种方式,即基于信号源变换和基于模型参数估计的误差信号分离。基于信号源变换的误差分离技术要建立误差信号与有用信号的确定函数关系,然后再经相应信号处理,进而达到将有用信号与误差信号分离的目的。基于模型参数估计的误差分离技术是在确切掌握了误差作用规律并建立了相应数学模型后,对模型进行求解或估计。

　　(2)误差修正技术可分为基于修正量预先获取型和基于实时测量型误差修正技术。其核心是通过某种方式获取误差修正量,再从测量数据中消除误差分量。

　　(3)误差抑制技术是在掌握误差作用规律的情况下在测量系统中预先加入随误差源变量变化而自动调控输入输出,从而达到使误差抵消或消除的目的。一般可分为直接抑制型和反馈抑制型。

　　2　三种误差补偿技术的应用特点[1]

　　2·1　误差分离技术

　　主要应用于圆度、圆柱度、导轨平行度及轴的回转误差等误差信号测量中,多采用转位法即将测头(或待测对象)放置在不同位置同时或分序对同一待测量进行反复测量,利用确定的位置关系和相同(或已知)的测量条件,根据多次的测量结果按照已经建立的误差模型求解误差信号对测量结果影响值进而达到将误差信号进行分离的目的。该方法可以较好地解决传感器的漂移问题,当转位数很大时有较好的误差抑制作用。其缺点是需要进行多次(或多位)测量,当误差信号种类较多或不确定时难于建立准确的误差信号变换模型,一般也不适合动态误差补偿。