灰色理论的位移传感器标定不确定度评定.pdfVIP

第25卷 第 11期 传 感 技 术 学 报 V01．25 No．11 2012年 11月 CHINESE JOURNALOFSENSORSANDACTUATORS NOV．2012 EvaluateDisplacementSensors’CalibrationUncertaintyUsingGrayTheory SONG Xiaoqi，HE Weiming (CollegeofMechancialEngineeringUniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China) Abstract：WhenusingdisplacementsensorstomeasuretheSiliconwaferwithhighaccuracyflatness，itisingeneral tocalibratethesensorstoimprovethecalibrationaccuracy．ThisresearchiSaimedatdesigningapiezoelectricceramic calibration system to calibrate two capacitive displacementsensors2804／3890 J which use forthe Siplate measurementby STPM can calibrate the sensorasthe calibration intervaliS8nm／lmv in orderto improve the calibrationaccuracy．BuildingaGM(0，2)model，itcanestablishthesystemerrorregressionmode1．Usingitcanget thebestestimateofthecalibratedresultsanddetermineitscombinedstandarduncertainty．Comparedwithtraditional model，theGM(0，2)isveryprecisionandmeetstherequirements．Throughsimulatingplatemeasurementsimulation bySTPM，ItshowsthatthemeasureaccuracybySTPM usingthesetwosensorsiSabout56nm(A=20nm)． Keywords：calibration；highaccuracy；graytheory；uncertainty；STPM EEACC：7130；7230 doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．011．009 灰色理论的位移传感器标定不确定度评定 宋小奇，何伟铭 (上海理工大学机械工程学院，上海 200093) 摘 要：硅晶元等高精度平面度测量时，为提高测量可信性，对所用位移传感器标定已成为业界常规。本研究针对用于基于 逐次两点法 (STPM)测量硅平面的两电容式位移传感器2804／3890J设计了一种压电陶瓷标定系统，实现其标定间隔达到8 nm／1mV，提高了标定的精确度。建立基于灰色理论的GM(0，2)系统数学模型，确立待标定传感器测量结果的回归模型，以 得到传感器特性的最佳估计，并确定其联合不确定度，得到被标传感器的测量不确定度的最佳评估。与传统回归模型比较， 得出GM(0，2)模型具有很好的精度，满足要求。通过STPM测量过程的模拟，得到用此传感器实施的STPM测量的测量精度 约为56nm(A=20nm)。 关键词 ：标定；高精度；灰色系统理论；测量不确定度；逐次两点法 中图分类号：TP212 文献标识码 ：A 文章编号：1004-1699(2012)11-1511-05 传感器是各种仪器仪表和工业 自动化装置的核 外气体传感器进行高精度标定，标定效果明显 J。蒋 心或关键部件，其性能优劣直接影响整个系统的准 凯等应用多维线性插值算法对传感器进行标定，以提