KR20110040903A - 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션 - Google Patents

측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션 Download PDF

Info

Publication number
KR20110040903A
KR20110040903A KR1020117003135A KR20117003135A KR20110040903A KR 20110040903 A KR20110040903 A KR 20110040903A KR 1020117003135 A KR1020117003135 A KR 1020117003135A KR 20117003135 A KR20117003135 A KR 20117003135A KR 20110040903 A KR20110040903 A KR 20110040903A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measuring device
current
temperature
measuring
compensation coefficient
Prior art date
Application number
KR1020117003135A
Other languages
English (en)
Inventor
브루노 자네티
마테오 알드로반디
윌리엄 몬타나리
Original Assignee
마포스 쏘시에타 페르 아지오니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마포스 쏘시에타 페르 아지오니 filed Critical 마포스 쏘시에타 페르 아지오니
Publication of KR20110040903A publication Critical patent/KR20110040903A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/42—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using fluid means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

변환기를 갖는 측정 장치(1)에서의 열적 드리프트들을 보상하는 방법으로서, 상기 열적 드리프트들을 보상하는 방법은, 캘리브레이션 작업 과정에서 상기 측정 장치(1)의 온도(T) 변화시 열적 보상 계수(K)의 값들을 결정하고 저장하는 단계; 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)을 검출하는 단계; 상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)를 검출하는 단계; 상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T) 및 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X) 둘 모두의 함수로서 상기 캘리브레이션 작업의 과정에 사전 결정되고 저장된 상기 열적 보상 계수(K)의 값들에 의하여 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하는 단계; 및 상기 측정 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값에 의하여 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)을 보정하는 단계를 포함한다.

Description

측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션{METHOD FOR THERMALLY COMPENSATING A GAGING DEVICE AND THERMALLY COMPENSATED GAGING STATION}
본 발명은 측정 장치(gaging device)를 열적으로 보상하는 방법, 및 열적 보상 측정 스테이션(thermally compensated gaging station)에 관한 것이다.
온도 변화는 위치 센서 금속 구성 부분들의 불가피한 열적 변형들과, 위치 센서 전기 회로들의 전기 저항의 불가피한 변화들에 의하여 야기되는 소위 열적 드리프트(thermal drift)를 야기하기 때문에, 위치 센서와 같은 측정 장치에 의하여 제공되는 정보는, 무엇보다도 주위 온도(environmental temperature)에 의한 영향을 받는다. 센서가 온도 변화에 덜 민감해지도록 하기 위하여, 위치 센서는 제한된 열적 변형 및 제한된 전기 저항 변화를 갖는 재료들로 구현될 수 있다. 하지만, 온도 변화의 효과들에 완전히 민감하지 않은 측정 장치를 얻는 것은 불가능하다.
높은 정확도의 측정 장치 및 센서들에서는, 주위 온도의 함수로서 센서에 의하여 제공되는 판독값(reading)의 보상을 수행하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 미국특허 US5689447A1은 주위 온도의 영향을 고려한 센서에 의하여 제공되는 판독값의 열적 보상이 이행되는, LVDT 타입[즉, "LVDT"("Linear Variable Differential Transformer") 유도 변환기를 포함함]의 위치 센서 또는 측정 헤드(gage head)에 대해 개시하고 있다. 미국특허 US6844720B1 및 US6931749B2는 LVDT 타입 위치 센서의 열적 보상의 추가적인 예들에 대해 개시하고 있다.
하지만, 열적 보상 계수(thermal compensation coefficient)의 값을 결정하는 (예를 들어, 미국특허 US5689447A1에 개시된 타입과 같은 타입의) 알려진 방법들은 상당히 개략적인 근사치(quite remarkable approximation)들을 포함하며, 따라서 이 방법들은 매우 정확한 보상을 달성할 수는 없다. 결과적으로, 알려진 방법들은 매우 높은 정확도를 요하는 측정 응용례들에는 적용될 수 없다.
본 발명의 목적은 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션을 제공하는 것이며, 이 방법 및 스테이션은 상술된 단점들을 제공하지 않고 쉽고 저렴하게 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 후속 청구범위에 청구된 바에 따른, 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션이 제공된다.
이하, 본 발명은 비 제한적인 예시의 방법으로 제공된 첨부 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
- 도 1은 간단 명료히 하기 위해 몇몇 부분들이 제거된, 열적 보상 위치 센서를 위한 캘리브레이션 스테이션(calibration station)의 간략화된 정면도;
- 도 2는 간단 명료히 하기 위해 몇몇 부분이 제거된, 도 1의 캘리브레이션 스테이션의 간략화된 측면도;
- 도 3은 열적 보상 계수의 값을 결정하는 상황 동안 도 1의 캘리브레이션 스테이션 내에 배치되는 위치 센서 온도의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프;
- 도 4는 열적 보상 계수에 의하여 취해진 값들의 일 예를 나타낸 3차원 그래프이다.
도 1에서, 참조 부호 1은 일반적으로 측정 장치, 예를 들어 미국특허 US6931749B1에 기술된 타입과 같은 타입의 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)의 선형 변환기(linear transducer)를 포함하는 위치 센서를 나타내고 있다. 측정 장치 또는 위치 센서(1)는 정치식 부분(stationary part; 2), 및 이동가능한 요소, 보다 구체적으로는 필러(feeler)를 이동시키고 정치식 부분에 대해 이동가능한 슬라이더(3)를 포함한다. 위치 센서(1)의 변환기는, 정치식 부분(2) 및 이동가능한 요소 또는 슬라이더(3)에 각각 연결되는 권선(winding)들 및 이동가능한 코어(그 차체가 알려져 있기 때문에 첨부 도면에는 예시되어 있지 않음)를 포함하며, 가변적인 세기의 전압을 가지고 이동가능한 슬라이더(3)의 위치에 따라 정해지는 교류 전기 신호를 제공하도록 구성된다. 위치 센서(1)의 변환기의 권선들은 도 1에서 참조 부호 4로 개략적으로 도시되어 있고, 교류 전압이 공급되며, 이동가능한 슬라이더(3)의 위치에 따라 정해지는 가변 인덕턴스를 갖는 전기 회로의 일부이다.
위치 센서(1)는 그것의 슬라이더(3)의 정확한 위치를 결정하기 위하여 위치 센서(1)의 변환기에 의하여 제공되는 판독값을 검출하도록 구성되는 측정 유닛(6)과 변환기 사이에 전기적 연결부(electrical connection)를 형성하기 위해 채용되는 전기적 커넥터(electrical connector; 5) 및 커플링 케이블(coupling cable)을 포함한다. 측정 장치 또는 위치 센서(1) 및 그에 대응되는 측정 유닛(6)은 그 전체로서 측정 스테이션을 형성한다.
또한, 전기적 커넥터(5)는 측정 유닛(6)에 의하여 판독될 수 있는 디지털 메모리(7)를 포함한다. 디지털 메모리(7)는 영구적인 방식으로 전기적 커넥터(5)에 고정되는 것이 바람직하다[즉, 디지털 메모리가 커넥터(5)에 비분리 방식으로 통합되는 것이 바람직하다]. 전기적 커넥터(5)는 1 쌍의 공급 단자(feed terminal)[위치 센서(1)에 교류 공급 전압을 공급함], 1 쌍의 아날로그 단자[가변적인 세기의 전압을 가지며 이동가능한 슬라이더(3)의 위치에 따라 정해지는 교류 전기 신호를 제공함], 및 1 쌍의 디지털 단자[디지털 메모리(7)의 콘텐츠를 판독하는 데 이용될 수 있음]를 포함한다. 분명히, 3 쌍의 단자들은 단일 접지 단자를 공유할 수 있으며, 따라서 단 4 개의 상이한 단자들만이 존재할 수 있다. 본 명세서에는 예시되지 않은 상이한 실시예들에 따르면, 디지털 메모리(7)는 케이싱이나 센서(1)의 다른 부분에 영구적으로 연결되거나, 및/또는 예를 들어, 측정 유닛(6)과 통신이 가능하도록 하기 위한 트랜스폰더 기술(transponder technology)을 기초로 하는 무선 통신 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 후자의 실시예에서는 디지털 단자들이 확실히 생략될 수 있다.
측정 유닛(6)은 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3) 위치]의 현재 온도(T)와 위치 센서(1)의 판독값(X) 둘 모두의 함수인 열적 보상 계수(K)의 값을 결정하도록 구성된다. 위치 센서(1) 슬라이더(3) 위치의 정확한 판독을 수행하기 위하여, 측정 유닛(6)은 위치 센서(1)의 판독값(X)을 검출하고, 위치 센서(1)의 현재 온도(T)를 검출하고, 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하며, 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 적용함으로써 위치 센서(1)의 판독값(X)을 보상한다. 열적 보상 계수(K)가 부가식(additive type)으로 이루어지는지[이는 위치 센서(1)가 판독치(X)에 대수적으로 부가될 수 있음을 의미함], 또는 곱셈식(multiplicative type)으로 이루어지는지[이는 위치 센서(1)에 있어 판독치(X)가 그와 곱해질 수 있음을 의미함]를 찾아내는 것이 중요하다.
바람직한 실시예에 따르면, 측정 유닛(6)은 위치 센서(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수인 위치 센서(1)의 현재 온도(T)를 검출한다. 다시 말해, 측정 유닛(6)은 위치 센서(1) 변환기의 전기 회로(4)에 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 값을 결정할 수 있도록 하고 이동가능한 슬라이더(3)의 위치에 따라 정해지는 가변적인 세기의 전압을 갖는 교류 전기 신호에 어떠한 방식으로도 영향을 미치지 않는 직류 공급 전압을 공급한다.
디지털 메모리(7)는 복수의 트라이애드(triad)들의 값들을 포함하는 열적 보상 계수(K)의 테이블(9)을 저장하며, 그들 각각은 위치 센서(1)의 온도(T) 및 위치 센서(1)의 판독값(X)의 결정된 값으로 열적 보상 계수(K)의 값을 제공한다. 가능한 실시예에 따르면, 열적 보상 계수(K)의 테이블(9)은 값들의 20 개의 결정된 트라이애드들을 포함하며, 각각의 트라이애드는 위치 센서(1) 온도(T)의 4 개의 상이한 값들(통상적으로 10℃, 20℃, 30℃, 및 40℃) 중 하나 및 위치 센서(1)의 판독값(X)의 5 개의 상이한 값들 중 하나와 대응되는 열적 보상 계수(K)의 값을 나타낸다. 위치 센서(1) 판독값(X)의 5 개의 상이한 값들은, 위치 센서(1)의 2 개의 단부 위치들, 위치 센서(1)의 중심 위치, 및 위치 센서(1)의 2 개의 중간 위치들에 대응되며, 상기 중간 위치들 각각은 상기 위치 센서(1)의 중심 위치와 상기 위치 센서(1)의 각각의 단부 위치들 사이에 포함된다.
위치 센서(1)의 현재 온도(T)가 테이블(9)의 2 개의 인접한 값들 사이에 포함되고, 위치 센서(1)의 현재 판독값(X)이 테이블(9)의 2 개의 인접한 값들 사이에 포함되는 경우에는, 대응되는 열적 보상 계수(K)의 값을 계산하기 위하여 [예를 들어, 라그랑지 다항식(Lagrange polynomials)을 이용하여] 수학적 보간 작업이 수행된다.
도 4의 그래프에서, 테이블(9)의 트라이애드들의 값들은 위치 센서(1)의 특정 판독값(X)을 특정 온도(T)로 열적으로 보상하는 데 이용될 열적 보상 계수(K)를 식별할 수 있도록 하는 표면들(S)의 지점들에 대응된다.
열적 보상 계수(K)의 테이블(9)은 각 위치 센서(1)에 대해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 테이블(9) 내에 포함되는 열적 보상 계수(K)의 값들은 단일 위치 센서(1)의 모든 구체적인 특징들을 고려하기 때문에 더 정확하지만, 각각의 위치 센서(1)가 캘리브레이션 작업을 수행해야 한다는 단점이 있다. 대안적으로, 열적 보상 계수(K)의 테이블(9)은 특정 집단의 위치 센서들(1)에 대해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 위치 센서(1)가 특정 캘리브레이션 작업을 수행할 필요는 없으나, 테이블(9) 내에 포함되는 열적 보상 계수들(K)의 값들은 각각의 위치 센서(1)의 실제 값들이 아닌 특정 집단의 위치 센서들(1)의 평균 값들을 나타낸다.
등가적 실시예에 따르면, 디지털 메모리(7)는 열적 보상 계수(K) 값들의 단일 트라이애드들의 값들을 저장하지는 않지만, 열적 보상 계수(K)의 트라이애드들의 값들을 보간하는 함수(예를 들어, 다항 함수)의 파라미터들의 값들을 저장한다. 이 함수는 위치 센서(1) 온도(T)의 값과 위치 센서(1)의 판독값(X) 둘 모두의 함수로서 열적 보상 계수(K)의 값을 제공하도록 구성된다.
열적 보상 계수(K)의 테이블(9)을 생성하는 캘리브레이션 작업에 대해 후술된다.
열적 보상 계수(K)의 테이블(9)을 생성시키기 위하여, 위치 센서(1)는 주위 온도가 매우 정확하게 조정될 수 있는 기후실(climatic chamber) 내에 하우징되는 캘리브레이션 스테이션(10) 내에 배치된다. 캘리브레이션 스테이션(10)은 C-형상 록킹장치(C-shaped locking device; 11)를 포함하며, 상기 록킹장치는 위치 센서(1)의 정치식 부분(2)이 스크루(13)들에 의하여 고정되는 상부 요소(12) 및 위치 센서(1)의 슬라이더(3)와 연동하는 하부 요소(14)를 포함한다. 특히, 하부 요소(14)는 나사 관통 홀(threaded through hole; 16)을 통해 나사결합되고 위치 센서(1) 슬라이더(3)의 자유 단부가 지지될 수 있는 맞댐부(abutment)를 형성하는 스크루(15)를 포함한다. 스크루(15)를 홀(16) 내로 나사결합하고 나사결합을 풀어줌으로써, 스크루(15)의 축방향 위치가 변하며, 따라서 위치 센서(1)의 슬라이더(3)와 정치식 부분(2) 간의 상대적인 위치 또한 변한다.
스크루(15)는 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3)]를 원하는 캘리브레이트 위치에 록킹할 수 있다는 데 유의하여야 한다.
일단 위치 센서(1)가 캘리브레이션 스테이션(10) 내에 배치되면, 각각의 사전결정된 캘리브레이션 위치에서 열적 보상 계수(K) 테이블(9)의 트라이애드들의 값들 내에 삽입될 위치 센서(1)의 판독값들(X)이 검출된다. 보다 구체적으로, 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3)]는 위치 센서(1)의 판독값(X)에 의하여 식별되는 각각의 사전결정된 캘리브레이션 위치에 배치되고 록킹된다. 위치 센서(1)를 각각의 사전결정된 캘리브레이션 위치에 정확히 배치시키고 록킹해야 할 필요는 없으며(이는 미크론 정도의 정확도가 요구되기 때문에 매우 어려운 작업일 수 있음), 위치 센서(1)를 사전결정된 캘리브레이션 위치 부근에 배치시키고 록킹하는 것으로 충분하다. 이러한 이유로, 일단 위치 센서(1)가 사전결정된 캘리브레이션 위치 부근에 배치되면, (사전결정된 캘리브레이션 위치 부근에 포함되지만 드물게 그리고 우연한 경우에만 사전결정된 캘리브레이션 위치에 정확히 대응되는) 실제 캘리브레이션 위치를 결정하기 위하여 알려지고 사전결정된 기준 온도(Tref) - 보다 상세히 후술됨 - 에서 위치 센서(1)의 대응되는 판독값(X)이 순차적으로 검출된다.
일단 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3)]가 사전결정된 캘리브레이션 위치들 중 하나에 배치되고 록킹되면, 우선 위치 센서(1)의 온도(Tref)에서 위치 센서(1)의 대응되는 판독값(X)이 검출된다. 다시 말해, 위치 센서(1)의 온도(T)[즉, 캘리브레이션 스테이션(10)을 하우징하는 기후실의 내부 온도]가 상술된 바와 같이 기준 온도(Tref)와 같아지도록 조정되며, 위치 센서(1)의 현재 온도(T)가 기준 온도(Tref)와 같고 일정한 상태에 있는 경우, 기준 온도(Tref)에서 위치 센서(1)의 판독값(X)이 검출된다. 후속해서, 위치 센서(1)의 온도(T)[이는 캘리브레이션(10)을 하우징하는 기후실의 내부 온도를 의미함]는 점차적으로 변하여 위치 센서(1)의 현재 온도(T)가 일정한 상태로 사전설정된 값들(통상적으로, 10℃, 20℃, 30℃, 및 40℃) 모두를 취한다. 도 3은 캘리브레이션 스테이션(10)에 배치되는 위치 센서(1)의 현재 온도의 점차적인 시간에 따른 변화의 예를 나타낸 그래프이다. 위치 센서(1)의 현재 온도(T) 각각의 값은 위치 센서(1)의 모든 구성요소들이 열적으로 안정될 수(settled down) 있도록 3 시간 동안 유지되는 것이 바람직하다. 위치 센서(1)의 현재 온도(T)의 각각의 단계에서, 그리고 위치 센서(1)의 현재 온도(T)가 일정한 상태에 있는 경우에, 위치 센서(1)의 판독값(X)이 검출되고, 상기 판독값을 기준 온도(Tref)에서의 위치 센서(1)의 판독값(X)과 비교함으로써 열적 보상 계수(K)의 값이 결정된다. 이러한 방식으로, 온도(T), 위치 센서(1)의 판독값(X), 및 대응되는 트라이애드의 값들을 생성하기 위한 열적 보상 계수(K)의 3 개의 값들이 결정된다. 보다 구체적으로, 트라이애드의 값들은 위치 센서(1)의 모든 구성요소들이 열적으로 안정되는 경우를 의미하는, 위치 센서(1)의 현재 온도(T) 단계의 종료시에 결정된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 열적 보상 계수(K)는, 부가식으로 구성되고, 수학적인 부호를 가지며(이는 양의 값 또는 음의 값일 수 있음을 의미함), 현재 온도에서의 위치 센서(1)의 판독값(X)과 기준 온도(Tref)에서의 위치 센서(1)의 판독값(X) 간의 차이로서 계산된다.
위치 센서(1)의 현재 온도의 점차적인 시간에 따른 변화가 끝나면, 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3)]는 모든 사전결정된 캘리브레이션 위치들이 완료될 때까지 기준 온도(Tref)에서의 위치 센서(1)의 새로운 판독값(X)에 의하여 검출되는 새로운 사전결정된 캘리브레이션 위치에 배치된다. 도 3의 그래프에 상세히 예시되는 바람직한 실시예에 따르면, 일단 위치 센서(1)[즉, 위치 센서(1)의 슬라이더(3)]가 캘리브레이션 위치에 배치되면, 위치 센서(1)는 위치 센서(1)의 온도(T)가 사전설정된 최소 값과 사전설정된 최대 값 사이(이는 10℃와 40℃ 사이를 의미함)에서 변하도록 열적 안정 사이클(thermal settling cycle)을 거친다. 상기 열적 안정 사이클의 목적은 위치 센서(1) 모든 구성요소들의 역학적 이력현상(mechanical hysteresis)의 안정을 가능하게 하려는 것이다. 또한, 바람직한 실시예에 따르면, 위치 센서(1)의 현재 온도(T)는 위치 센서(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수로서 검출된다. 보다 구체적으로, 위치 센서(1) 변환기의 전기 회로(4)에는 전기 회로(4)의 구성요소의 현재 전기 저항의 값을 결정할 수 있는 연속적인 공급 전압이 공급된다. 이는, 어떠한 방식으로든 세기 전압은 이동가능한 슬라이더(3)의 위치에 따라 변할 수 있는 교류 전기 신호에 영향을 미치지 않는다. 위치 센서(1)의 현재 온도(T)는 열적 보상 계수(K)의 테이블(9)을 생성하기 위한 캘리브레이션 작업과 위치 센서(1)의 실제 작업 동안 위치 센서(1) 변환기 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수로서 검출된다. 이러한 방식으로, 위치 센서(1)의 현재 온도(T)를 검출하는 데 같은 방법 및 같은 구성요소들을 이용함으로써, 위치 센서(1) 현재 온도(T)의 검출 동안 도입될 가능성이 있는 시스템 오차들은 열적 보상 계수(K)의 생성 동안 그리고 열적 보상 계수(K)의 이용 동안 유사하게 반복되며, 따라서 그들은 적절한 열적 보상 절차에 영향을 미치지 않는다.
상이한 실시예에 따르면, 위치 센서(1)의 현재 온도(T)는 전기 회로(4)와 별개이고 독립적이며, 위치 센서(1)의 정치식 부분(2)에 고정될 수 있는 온도 센서[예를 들어, 서미스터(thermistor) 또는 열전쌍(thermocouple)]에 의하여 검출될 수 있다.
상술된 예에서, 측정 장치는 축방향으로 이동가능한 슬라이더(3)에 의하여 이동되는 필러를 구비하며 LVDT 타입의 유도 선형 변환기(inductive linear transducer)를 포함하는 위치 센서(1)이다. 본 발명의 가능한 대안적인 실시예에 따르면, 측정 장치는 상이한 기계적 특징부들을 갖거나 및/또는 상이한 종류의 유도 선형 변환기[예를 들어, "하프 브리지(Half Bridge)" 또는 HBT 변환기]나 비-유도 선형 변환기를 포함할 수 있다. 가능한 기계적 대안으로서, 필러는 상술된 미국특허 US5689447의 측정 헤드에 실질적으로 나타난 바와 같이 정치식 부분에 대하여 받침점(fulcrum)을 중심으로 피봇하도록 구성되는 이동가능한 요소에 의하여 이동될 수 있다.
상술된 보상 방법은 쉽고 저렴하게 구현될 수 있기 때문에 여러 장점들을 제공하며, 또한 매우 높은 정확도를 요하는 측정 응용예들에도 적용될 수 있는 매우 정확한 보상을 얻을 수 있게 한다.

Claims (16)

  1. 측정 장치(gaging device; 1)를 열적으로 보상하는 방법으로서,
    상기 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법은,
    캘리브레이션 작업 과정에서 상기 측정 장치(1)의 온도(T) 변화시 열적 보상 계수(thermal compensation coefficient; K)의 값들을 결정하고 저장하는 단계;
    측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(reading; X)을 검출하는 단계;
    상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)를 검출하는 단계;
    상기 측정 작업의 과정에서 상기 캘리브레이션 작업의 과정에 사전 결정되고 저장된 상기 열적 보상 계수(K)의 상기 값들에 의하여 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하는 단계; 및
    상기 측정 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값에 의하여 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)을 보정하는 단계를 포함하며,
    상기 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법은,
    상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)의 함수로서 그리고 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)의 함수로서 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하는 추가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 작업의 과정에서, 복수의 트라이애드(triad)들의 값들을 포함하는 열적 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 생성하는 추가 단계를 포함하며, 상기 복수의 트라이애드들의 값들 각각은 상기 측정 장치(1)의 온도(T)의 결정된 값에서 및 상기 측정 장치(1)의 판독값(X)의 결정된 값에서 상기 열적 보상 계수(K)의 값을 제공하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 생성하는 단계는 추가 단계들, 즉
    상기 측정 장치(1)의 온도의 제어된 변화들을 유도하는 단계;
    상기 측정 장치(1)가 사전결정된 캘리브레이션 위치들에 배치되는 경우에, 사전결정된 온도(T)에서의 상기 측정 장치(1)의 판독값(X)의 변화들 및 기준 온도(Tref)에 대한 변화들을 검출하는 단계; 및
    상기 측정 장치(1)의 대응되는 판독값(X) 및 상기 측정 장치(1)의 대응되는 온도(T)와 연관된 상기 열적 보상 계수(K)의 값을 얻기 위하여 상기 측정 장치(1)의 판독값(X)의 각각의 검출된 변화를 채용하는 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준 온도(Tref)에서의 상기 측정 장치(1)의 판독값(X)을 기초로 상기 측정 장치(1)의 상기 사전결정된 캘리브레이션 위치들을 정의하는 추가 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)의 디지털 메모리(7) 내에 상기 열적 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 저장하는 추가 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)의 전기 커넥터(5) 내에 상기 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 포함하는 상기 디지털 메모리(7)를 배열하는 추가 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)가 상기 테이블(9) 내의 2 개의 인접한 값들 사이에 포함되거나, 및/또는 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)이 상기 테이블(9) 내의 2 개의 인접한 값들 사이에 포함되는 경우에, 상기 측정 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 계산하는 수학적 보간 작업을 수행하는 추가 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 생성하는 단계는 추가 단계들, 즉
    적어도 2 개의 사전결정된 캘리브레이션 위치들을 정의하는 단계;
    상기 측정 장치(1)를 각각의 사전결정된 캘리브레이션 위치에 배치시키고 록킹하는 단계;
    상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)가 일정한 상태로 모든 사전설정된 값들을 취하는 방식으로 상기 측정 장치(1)의 온도(T)를 점차적으로 변화시키는 단계; 및
    상기 측정 장치(1)의 상기 현재 온도(T)의 값, 상기 측정 장치(1)의 상기 현재 판독값(X)의 값, 및 상기 열적 보상 계수(K)의 값을 결정하여 상기 측정 장치(1)의 온도(T)가 일정한 상태에 있는 경우 대응되는 트라이애드의 값들을 생성하는 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 작업의 과정에서 상기 열적 보상 계수(K)의 값들의 테이블(9)을 생성하는 단계는, 일단 상기 측정 장치(1)가 상기 사전결정된 캘리브레이션 위치들 중 하나에 배치되면, 상기 측정 장치(1)로 하여금 상기 측정 장치(1)의 온도(T)가 사전설정된 최소값과 사전설정된 최대값 사이에서 변하는 열적 안정 사이클(thermal settling cycle)을 거치도록 하는 추가 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)는 변환기를 포함하고,
    상기 캘리브레이션 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)의 값을 결정하는 단계는 추가 단계들, 즉
    상기 측정 장치(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항을 결정하는 단계; 및
    상기 측정 장치(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수로서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)의 상기 값을 결정하는 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)를 검출하는 단계는 추가 단계들, 즉
    상기 측정 장치(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항을 결정하는 단계; 및
    상기 측정 장치(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수로서 상기 측정 장치(1)의 상기 현재 온도(T)를 결정하는 단계를 포함하는 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법.
  12. 열적 보상 측정 스테이션(thermally compensated gaging station)으로서,
    정치식(stationary) 부분(2), 이동가능한 요소(3) 및 상기 이동가능한 부분(3)의 위치에 따라 정해지는 전기 신호를 제공하도록 구성되는 변환기를 갖는 측정 장치(1); 및
    측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X) 및 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)를 검출하고, 상기 측정 작업의 과정에서 캘리브레이션 작업 과정에 사전 결정되고 저장된 열적 보상 계수(K)의 값들을 활용함으로써 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하며, 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값에 의하여 상기 측정 디바이스(1)의 현재 판독값(X)을 보정하기 위한 측정 유닛(6)을 포함하며,
    상기 열적 보상 측정 스테이션은, 상기 측정 유닛(6)이 상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 장치(1)의 현재 온도(T)의 함수로서 그리고 상기 측정 장치(1)의 현재 판독값(X)의 함수로서 상기 열적 보상 계수(K)의 현재 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 열적 보상 측정 스테이션.
  13. 제 12 항에 있어서,
    복수의 트라이애드들의 값들을 포함하는 보상 계수(K) 값들의 테이블(9)을 저장하는 디지털 메모리(7)를 더 포함하며, 상기 복수의 트라이애드들의 값들 각각은 상기 측정 장치(1)의 온도(T)의 결정된 값에서 및 상기 측정 장치(1)의 판독값(X)의 결정된 값에서 상기 열적 보상 계수(K)의 값을 제공하는 열적 보상 측정 스테이션.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 메모리(7)는 상기 측정 디바이스(1)의 전기 커넥터(5) 내에 배열되는 열적 보상 측정 스테이션.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 유닛(6)은, 상기 측정 작업의 과정에서 상기 측정 디바이스(1) 변환기의 전기 회로(4)의 현재 전기 저항의 함수로서 상기 측정 디바이스(1)의 현재 온도(T)를 결정하는 열적 보상 측정 스테이션.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)의 상기 이동가능한 요소는 상기 정치식 부분(2)에 대하여 축방향으로 이동가능한 슬라이더(3)인 열적 보상 측정 스테이션.
KR1020117003135A 2008-07-11 2009-07-09 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션 KR20110040903A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBO2008A000432A IT1390713B1 (it) 2008-07-11 2008-07-11 Metodo di compensazione delle derive termiche in un sensore di posizione e stazione di misura compensata termicamente
ITBO2008A000432 2008-07-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110040903A true KR20110040903A (ko) 2011-04-20

Family

ID=41402434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117003135A KR20110040903A (ko) 2008-07-11 2009-07-09 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20110077890A1 (ko)
EP (1) EP2300783B1 (ko)
JP (1) JP5507557B2 (ko)
KR (1) KR20110040903A (ko)
CN (1) CN102077059B (ko)
CA (1) CA2730470A1 (ko)
ES (1) ES2563985T3 (ko)
IT (1) IT1390713B1 (ko)
WO (1) WO2010004011A2 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8758777B2 (en) 2010-06-21 2014-06-24 Bar-Ilan University Pharmaceutical compositions comprising water-soluble sulfonate-protected nanoparticles and uses thereof
JP2015184093A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 多摩川精機株式会社 直線型差動トランスセンサ装置及びその温度補正方法
CN112462740B (zh) * 2020-11-25 2022-04-22 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法
CN113358079B (zh) * 2021-05-31 2023-04-11 常州伊贝基位移科技有限公司 一种直线位移传感器功能性测试装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59102101A (ja) * 1982-12-06 1984-06-13 Hitachi Ltd 変位検出器の温度補償装置
JPH07103707A (ja) * 1993-10-06 1995-04-18 Mikurotetsuku:Kk アクチュエータの位置検出装置
JPH08321360A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Japan Aviation Electron Ind Ltd コネクタ
US5689447A (en) * 1995-12-01 1997-11-18 Control Gaging, Inc. Temperature-compensated, self-calibrating, contact-type gaging system and method for calibrating the same
US6078846A (en) * 1996-02-06 2000-06-20 Perceptron, Inc. Calibration and compensation of robot-based gauging system
US6269284B1 (en) * 1997-05-09 2001-07-31 Kam C. Lau Real time machine tool error correction using global differential wet modeling
EP0969264A3 (de) * 1998-05-06 2001-06-13 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Flächiger Sensor, Anordnung des flächigen Sensors und Verfahren zur Kompensation thermischer Verformungen
US6650412B1 (en) * 1999-09-10 2003-11-18 Kaiser Optical Systems Thermal compensation for optical apparatus
IT1321212B1 (it) * 2000-03-06 2003-12-31 Marposs Spa Apparecchiatura per il controllo del diametro di perni .
US6941669B2 (en) * 2000-06-30 2005-09-13 Magus Gmbh Method for determining effective coefficient of thermal expansion
JP3405965B2 (ja) * 2000-07-06 2003-05-12 ファナック株式会社 工作機械の熱変位補正方法
DE10138138A1 (de) * 2001-08-09 2003-02-20 Zeiss Carl Korrektur des Temperaturfehlers bei einer Messung mit einem Koordinatenmessgerät
JP4031627B2 (ja) * 2001-10-02 2008-01-09 株式会社森精機製作所 工作機械の性能評価装置及びこれを備えた性能評価システム
US6844720B1 (en) * 2002-08-12 2005-01-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for calibrating a linear variable differential transformer
US6829838B1 (en) * 2003-09-09 2004-12-14 Hexagon Metrology Ab Temperature compensation system for a coordinate measuring machine
JP4695374B2 (ja) * 2003-11-25 2011-06-08 株式会社ミツトヨ 表面倣い測定装置および倣いプローブの補正テーブル作成方法
US7030604B1 (en) * 2004-11-18 2006-04-18 Honeywell International Inc. Thermal coefficients of nudge compensation and tare for linear and rotary MR array position transducers
CN2779517Y (zh) * 2004-12-03 2006-05-10 西北工业大学 一种旋转物体压力测量装置
CN2873409Y (zh) * 2005-11-28 2007-02-28 陈志平 综合加工机的热补偿装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102077059B (zh) 2013-03-13
JP2011527424A (ja) 2011-10-27
CA2730470A1 (en) 2010-01-14
EP2300783A2 (en) 2011-03-30
CN102077059A (zh) 2011-05-25
EP2300783B1 (en) 2016-02-24
US20110077890A1 (en) 2011-03-31
WO2010004011A2 (en) 2010-01-14
IT1390713B1 (it) 2011-09-15
ES2563985T3 (es) 2016-03-17
ITBO20080432A1 (it) 2010-01-12
WO2010004011A3 (en) 2010-03-11
JP5507557B2 (ja) 2014-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2733466B1 (en) A Hall effect measurement instrument with temperature compensation
Rudtsch et al. Calibration and self-validation of thermistors for high-precision temperature measurements
KR101704222B1 (ko) 열전대를 이용한 온도 측정 장치의 온도 드리프트 보정 방법
CA3044692C (en) Method for the in-situ calibration of a thermometer
US9297865B2 (en) Hall effect measurement instrument with temperature compensation
US11022481B2 (en) Load cell having compensation of temperature differences
JP5795152B2 (ja) Ｍｒセンサの経年変化補正方法および電流測定方法
US20060052968A1 (en) Pressure and temperature compensation algorithm for use with a piezo-resistive strain gauge type pressure sensor
CN108592962B (zh) 一种具有波长标尺校准功能的光纤布拉格光栅传感系统
US20130022075A1 (en) Temperature sensor having means for in-situ calibration
KR20110040903A (ko) 측정 장치를 열적으로 보상하는 방법 및 열적 보상 측정 스테이션
KR20180103869A (ko) 온도 검출 회로
US7191072B2 (en) Pressure and temperature measurement of a piezo-resistive device using differential channel of a ratiometric analog to digital converter
KR101973411B1 (ko) 전자식 전력량계 및 이를 이용한 온도 보상방법
CN110546471B (zh) 使用应变片的温度测定装置
JP5074796B2 (ja) センサ補正情報取得方法および検出装置
CN215953724U (zh) 一种温漂误差补偿单元
EP3644080B1 (en) Sensor circuit with offset compensation
US11193835B2 (en) Error compensation for sheathed sensors
KR20140066439A (ko) 레퍼런스 전압 보상을 통해 차량 센서의 정확도 향상 방법 및 그 장치
JP4657805B2 (ja) 熱式流量センサの温度特性調整方法
KR20230079974A (ko) 박막 자기저항 센서의 구동 방법
WO2006020814A2 (en) Pressure and temperature measurement of a piezo-resistive device using differential channel of a ratiometric analog to digital converter
KR20110116282A (ko) 직류변류기의 오차 보상 방법 및 이를 이용한 직류변류기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
WITB Written withdrawal of application