一种电涡流位移传感器快速标定方法技术

本发明专利技术一种电涡流位移传感器快速标定方法属于检测技术领域，涉及一种电涡流位移传感器快速标定方法。标定方法是由计算机控制的自动化方式，标定过程中无需进行手动调节，所有控制及采集过程都由计算机进行完成。首先安装布置快速标定的硬件系统，在标定过程中，通过操作计算机控制标定板每次平移固定距离、并控制电涡流位移传感器采集测量数据。利用标定数据，通过基于偏差平方和最小的多项式拟合方法，求取电涡流位移传感器实际的特征函数。该方法根据获得的实际特征函数，可以对其非线性段进行利用，相当于扩大了电涡流位移传感器的使用量程；可以实现对任意电涡流位移传感器的高速、高精度标定，效率高、普适性强。

Quick calibration method of eddy current displacement sensor

The invention discloses a quick calibration method of an eddy current displacement sensor, belonging to the technical field of detection, relating to a quick calibration method of an eddy current displacement sensor. The calibration method is automatic controlled by computer. No manual adjustment is needed during the calibration process, and all the control and collection processes are performed by computer. Firstly, a hardware system with fast calibration is set up. In the calibration process, the measurement data is acquired by operating the computer to control the calibration board, shift the fixed distance every time, and control the eddy current displacement sensor. Using the calibration data, the actual characteristic function of the eddy current displacement sensor is obtained by the polynomial fitting method based on the deviation square sum. According to the actual characteristics of function, can the nonlinear section use, equivalent to enlarge the application range of the eddy current displacement sensor; can realize high speed and high precision of arbitrary eddy current displacement sensor calibration, high efficiency, strong universality.

【技术实现步骤摘要】
一种电涡流位移传感器快速标定方法
本专利技术属于检测
，涉及一种电涡流位移传感器快速标定方法。
技术介绍
在测量
中，电涡流位移传感器处于十分重要的地位。由于其具有非接触、可以实现动态以及静态测量、高分辨率、可穿透非金属遮挡实现对探头距离金属导体表面之间的距离进行测量的特点，广泛应用于测量领域中。其原理是建立位移距离与探头线圈阻抗间的函数，因此电涡流位移传感器的精度直接依赖于此函数的线性度。线性度的范围又直接关系着电涡流位移传感器的量程大小。随着电涡流技术的发展，市面上不同种类的电涡流位移传感器越来越多，电涡流位移传感器的内部电路也多种多样，这些使得现今对电涡流位移传感器的标定过程的要求也越来越苛刻，需要更加快速、普适性高的标定系统。而现有的标定方法有时无法满足所有种类的电涡流位移传感器的标定需求。因此，在目前情况下，如何合理设计标定方法实现可以对不同种类的电涡流位移传感器进行快速标定成为目前的主要难题和研究方向。刘柱等人2013年在机械与电子期刊第2期发表的《电涡流位移传感器的特征分析与标定方法》中通过分析传感器特性与被测尺寸的关系提出了一种标定方法。以及胡泊等人2014年在电子世界期刊第12期发表的《MATLAB在电涡流位移传感器标定中的应用》中使用MATLAB编程进行标定。以上这两种方法虽然实现了从原理上完成标定的过程，但是对于不同种类的内部电路不同的电涡流位移传感器需要分别分析特征或进行MATLAB编程，普适性不高、且效率低，且标定过程过于复杂不易推广，在实际应用中对操作人员的要求过大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，专利技术一种对所有电涡流位移传感器都普遍适用的快速标定方法，以实现对所有电涡流位移传感器都能普遍适用，且快速的需求。采用计算机采集万用表对电涡流位移传感器测量值的信息，利用电控平台通过计算机实现控制标定板移动固定距离，进而在无需求取电涡流位移传感器的特性条件下，即可实现通过计算机完成控制电涡流位移传感器的整个快速高精度的标定过程。通过利用标定数据拟合电涡流位移传感器实际的特征函数，实现对原本无法使用的特征函数中非线性段的利用，进而最终实现对电涡流位移传感器进行量程扩展。本专利技术采用的技术方案是一种电涡流位移传感器快速标定方法，其特征是，采用的标定方法是由计算机控制的自动化方式，标定过程中无需进行手动调节，所有控制及采集过程都由计算机进行完成；首先安装布置快速标定的硬件系统，在标定过程中，通过操作计算机控制标定板每次平移固定距离、并控制电涡流位移传感器采集测量数据，利用标定数据，通过基于偏差平方和最小的多项式拟合方法，求取电涡流位移传感器实际的特征函数；该方法的具体步骤如下：第一步、安装连接电涡流位移传感器快速标定硬件系统先将标定板2固定在电控平台1上的移动滑台上，电控平台1与计算机6连接，电涡流位移传感器3的探头对准标定板2，电涡流位移传感器3的前置器输出端与万用表5相连，进行测量值读取，万用5与计算机6连接，相互通讯实现对万用表信号的采集；第二步、电涡流位移传感器快速标定及信号采集标定开始时，启动计算机6，打开电控平台1、万用表5及电涡流位移传感器3；操作计算机利用电控平台1的系统软件实现电控平台上标定板2的高精度平移，每次移动固定距离；同时，由计算机读取每次电控平台移动后的电涡流位移传感器3的测量值信号，实现对万用表5读数的实时采集读取及存储过程，完成整个电涡流位移传感器快速标定过程；第三步、基于偏差平方和最小的电涡流位移传感器特征函数获取标定测量过程结束后，计算机6内存储有整个标定过程的测量数据，利用计算机6对标定数据进行数据分析，进而对标定数据进行电涡流位移传感器特征函数拟合；采用基于偏差平方和最小原理的多项式拟合方法，实现对上一步中采集的标定数据进行特征函数拟合；具体的特征函数拟合公式如下：y＝a0+a1x+…+akxk(1)其中：公式(1)为拟合多项式的公式，a0,a1,…ak，为拟合多项式系数，k为多项式次数；公式(2)为求取偏差平方和R2，n为多项式最高幂指数，其中k＝0,1,…n；为求取使偏差平方和R2最小的特征拟合曲线，对偏差平方和R2进行求i阶偏导数，联立方程使所有偏导数为零时可得到公式(3)其中xi为标定测量过程中平移值，yi为由上一步中获取的标定过程中每次偏移量对应的电涡流位移传感器测量值；通过公式(3)求取特征函数各项系数，带入公式(1)中，最终得到特征函数。本专利技术的有益效果是通过该标定方法相对于传统的分析电涡流位移传感器特征来说，无需研究分析不同种的电涡流位移传感器电路原理及特性，只需通过实验即可快速对电涡流位移传感器进行标定，快速获取电涡流位移传感器的实际特征函数。且电涡流位移传感器的实际特征函数求出后，特征函数中的非线性段也可以进行使用，相当于对电涡流位移传感器的量程进行了扩展。该方法可以实现对任意电涡流位移传感器的高速、高精度标定过程，效率高、普适性强。附图说明图1为电涡流位移传感器快速标定系统的布置图。图中，1为电控平台，2为标定板，3为电涡流位移传感器，4为传感器探头，5为万用表，6为计算机。图2为电涡流位移传感器快速标定方法的流程图。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。附图1为电涡流位移传感器快速标定系统的布置图。附图2为电涡流位移传感器快速标定方法的流程图。整个快速标定方法分为电涡流位移传感器快速标定系统硬件安装布置，电涡流位移传感器快速标定及信号采集、基于偏差平方和最小的电涡流位移传感器实际特征函数获取。第一步、安装连接电涡流位移传感器快速标定系统本实施例中，电涡流位移传感器快速标定系统的布置如附图1所示。在标定开始前，将标定板2固定于电控平台1上的移动滑台上，保持标定过程中电控平台1的底座固定，上面的移动滑台进行移动。电控平台1与计算机6进行通讯，电涡流位移传感器的传感器探头4对准标定板2进行安装固定，标定过程中保证电涡流位移传感器的探头不动，将电涡流位移传感器前置器上的输出端与万用表5进行连接，万用表5与计算机6进行连接实现信号通讯。第二步、电涡流位移传感器快速标定及信号采集本实施例中所使用的电涡流位移传感器探头量程为0-4mm，标定开始时，启动计算机6，打开电控平台1、万用表5及电涡流位移传感器3。操作计算机6利用电控平台1的系统软件实现电控平台上标定板2的高精度平移过程。根据本次实施例中选用的电涡流位移传感器量程，设定每次移动0.01mm，设置移动总距离7mm。每次电控平台1移动后，待电涡流位移传感器4示数稳定后，操作计算机6读取电涡流位移传感器的测量值信号，并对万用表5读数的实时采集读取及存储过程，完成整个电涡流位移传感器快速标定过程。第三步、基于偏差平方和最小的电涡流位移传感器特征函数获取本实施例中设置多项式拟合最高次幂为k＝6，标定测量过程结束后，操作计算机6将存储的测量数据带入公式(3)中，对标定数据进行计算，最终求取的拟合多项式系数分别为a0＝1.3245，a1＝1.4291，a2＝0.54461，a3＝0.088478，a4＝0.0072749，a5＝0.00029312，a6＝0.0000046261。本方法相对比于传统通过对电涡流位移传感器的内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电涡流位移传感器快速标定方法；其特征是，标定方法是由计算机控制的自动化方式，标定过程中无需进行手动调节，所有控制及采集过程都由计算机进行完成；首先安装布置快速标定的硬件系统，在标定过程中，通过操作计算机控制标定板每次平移固定距离、并控制电涡流位移传感器采集测量数据，利用标定数据，通过基于偏差平方和最小的多项式拟合方法，求取电涡流位移传感器实际的特征函数；该方法的具体步骤如下：第一步、安装连接电涡流位移传感器快速标定硬件系统先将标定板(2)固定在电控平台(1)上，电控平台(1)与计算机(6)连接，电涡流位移传感器(3)的探头对准标定板(2)，电涡流位移传感器(3)的前置器输出端与万用表(5)相连，进行测量值读取，万用表(5)与计算机(6)连接，相互通讯实现对万用表信号的采集；第二步、电涡流位移传感器快速标定及信号采集标定开始时，启动计算机(6)，打开电控平台(1)、万用表(5)及电涡流位移传感器(3)；操作计算机利用电控平台(1)的系统软件实现电控平台上标定板(2)的高精度平移，每次移动固定距离；同时，由计算机读取每次电控平台移动后的电涡流位移传感器(3)的测量值信号，实现对万用表(5)读数的实时采集读取及存储过程，完成整个电涡流位移传感器快速标定过程；第三步、基于偏差平方和最小的电涡流位移传感器快速标定特征函数获取标定测量过程结束后，计算机(6)内存储有整个标定过程的测量数据，利用计算机(6)对标定数据进行数据分析，进而对标定数据进行电涡流位移传感器特征函数拟合；采用基于偏差平方和最小原理的多项式拟合方法，实现对上一步中采集的标定数据进行特征函数拟合；具体的特征函数拟合公式如下：y＝a0+a1x+…+akx...

【技术特征摘要】
1.一种电涡流位移传感器快速标定方法；其特征是，标定方法是由计算机控制的自动化方式，标定过程中无需进行手动调节，所有控制及采集过程都由计算机进行完成；首先安装布置快速标定的硬件系统，在标定过程中，通过操作计算机控制标定板每次平移固定距离、并控制电涡流位移传感器采集测量数据，利用标定数据，通过基于偏差平方和最小的多项式拟合方法，求取电涡流位移传感器实际的特征函数；该方法的具体步骤如下：第一步、安装连接电涡流位移传感器快速标定硬件系统先将标定板(2)固定在电控平台(1)上，电控平台(1)与计算机(6)连接，电涡流位移传感器(3)的探头对准标定板(2)，电涡流位移传感器(3)的前置器输出端与万用表(5)相连，进行测量值读取，万用表(5)与计算机(6)连接，相互通讯实现对万用表信号的采集；第二步、电涡流位移传感器快速标定及信号采集标定开始时，启动计算机(6)，打开电控平台(1)、万用表(5)及电涡流位移传感器(3)；操作计算机利用电控平台(1)的系统软件实现电控平台上标定板(2)的高精度平移，每次移动固定距离；同时，由计算机读取每次电控平台移动后的电涡流位移传感器(3)的测量值信号，实现对万用表(5)读数的实时采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，王婷，梁冰，张洋，贾振元，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21