栅式电容位移传感阵列信号正交性偏差的智能补偿方法∗

余建平卢科青李 欣

(1.衢州学院浙江省空气动力装备技术重点实验室，浙江 衢州 324000；2.杭州电子科技大学机械工程学院，浙江 杭州 310018)

随着先进制造技术的不断发展与进步，现代精密位移检测技术对于大行程、高精度的要求愈发强烈。电容传感器是微/纳米精密检测技术中最常用的传感器之一，广泛应用于精密轴承、光学器件和半导体制造、生机电系统和信息存储技术的精密位移测量中[1－3]。电容位移传感器的固有优势包括快速动态响应、简单结构下的高分辨率以及较低的成本控制等[4－6]。与传统变间距式电容位移传感器相比，栅式电容位移传感阵列作为位移测量的新方向在过去几十年中不断发展，周期增量式的电极图案设计使其特别适用于大量程位移测量。

然而由于测量原理的限制，栅式电容位移传感阵列对于各类耦合误差量较为敏感，安装调试过程中的俯仰－翻滚－偏航等小角度位移直接引发传感阵列信号产生灵敏度误差以及正交性偏差等是影响栅式电容位移传感阵列测量精度的主要原因之一，围绕栅式电容位移传感阵列的误差补偿是开展当前研究工作的重要突破口。

Kang和Moon等[7]开发了一种接触式线性高分辨率栅式电容位移传感阵列，该传感阵列充分考虑并提出一种特定的补偿方法减小与消除电极表面几何形貌误差对测量精度的影响，实验表明所设计的传感阵列在不降低测量范围的前提下，仍显著提高了测量灵敏度。……