一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法，速度测试校验装置包括电磁驱动机构、费力杠杆、直线运动杆、限位滚轴、磁栅尺及磁栅尺传感器。速度测试校验装置通过杠杆放大原理，以获取更大的测试速度，作为标准传感器的磁栅尺传感器和待校验的速度传感器均固定在同一个直线运动杆上，实现传感器同时运动、行程数据同步采集，具有校验准确高、结构简单，安装方便等特点。速度测试校验方法是基于斯皮尔曼相关分析原理进行速度校验，首先对行程数据进行相关分析，然后绘制斯皮尔曼相关系数曲线图，最后给出校验合格性评价，具有校验流程简洁、校验精度高的优点，能够满足大部分速度测试仪器的速度校验需求。满足大部分速度测试仪器的速度校验需求。满足大部分速度测试仪器的速度校验需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法


[0001]本专利技术涉及测控
，尤其是一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法。

技术介绍

[0002]在工业应用中，机构运动速度的检测，通常是由速度检测仪器，测试运动机构的行程曲线S，然后把行程曲线截取成行程数组Δs1、Δs2、Δs3、
……
、Δsn；行程数组所对应的时间数组Δt1、Δt2、Δt3、
……
、Δtn；行程数组与时间数组的比值，即为速度数组，从而实现速度测量。由于时间数组是由微处理器产生的，具有极高的准确定，可见行程的测量是速度测量的关键。
[0003]在实际行程信号采集过程中，当机构运行速度较大时，例如10m/s,速度测试仪器的信号调理电路，会对行程信号带来频响延时，导致速度测量不准确。所以设计速度测试仪器的校验装置极为重要，目前，市场上速度校验装置，常见的有气动速度校验装置，直线电机速度校验装置等。
[0004]气动速度校验装置，虽然可以达到较高的校验速度，但是存在空气压缩机打压噪音大等缺点。直线电机速度校验装置，由伺服电气驱动机构运动，虽然结构简单，但在较短行程下(例如500mm)，很难把速度升到10m/S以上，存在检验速度低的缺点。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提出了一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法，该速度测试校验装置基于斯皮尔曼相关分析原理进行速度校验，结构简单，安装方便，通过费力杠杆放大后能够得到非常大的校验速度且校验精度高，能够满足大部分速度速度测试仪器的速度校验。
[0006]一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置，包括电磁驱动机构、费力杠杆、直线运动杆、限位滚轴、磁栅尺及磁栅尺传感器，所述费力杠杆通过转动支点进行支撑，所述费力杠杆的两端设有矩形限位槽，所述电磁驱动机构的输出轴和直线运动杆上分别垂直固定有限位柱一和限位柱二，所述限位柱一和限位柱二分别插入一组所述矩形限位槽内，所述限位柱二与所述转动支点的距离大于所述限位柱一与所述转动支点的距离，所述直线运动杆水平设置，所述限位滚轴对称设于所述直线运动杆的上下两端，对所述直线运动杆的上下端面进行限位，所述磁栅尺沿所述直线运动杆的长度方向固定于其下端面，所述磁栅尺传感器正对于磁栅尺设置，用于测试磁栅尺移动距离，待校验速度测试仪器的行程传感器和速度测试仪固定于所述直线运动杆上。
[0007]作为上述技术方案的优选，所述限位柱二与转动支点的距离是限位柱一与转动支点的距离的十倍。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述电磁驱动机构采用可调的直流电压源供电。
[0009]作为上述技术方案的优选，所述磁栅尺传感器的分辨率为10微米。
[0010]作为上述技术方案的优选，所述磁栅尺传感器和所述待校验速度测试仪器均设于所述直线运动杆的末端且相对设置。
[0011]一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验方法，采用上述任意一项所述的速度测试校验装置，还包括微处理器单元、功率放大单元、信号调理单元、人机交互单元、同步采集信号调理单元及USB通信单元，具体校验步骤作为：
[0012]步骤一、同步采集信号输出，人机交互单元发出校验指令，微处理器单元校验指令并发出信号，微处理器单元发出的信号经过同步采集信号调理单元解调后，传输给待校验速度测试仪器，并通过USB通信单元同步获取待校验速度测试仪器的行程数据N；微处理器单元发出驱动信号经过功率放大单元放大后驱动电磁驱动机构的输出轴伸缩运动；微处理器单元同步采集由磁栅尺传感器传出并经过信号调理单元处理的标准行程数据M；
[0013]步骤二、绘制标准行程数据M的波形图，其中，以1毫秒为一个数据相关分析块，把数据M分成数据块M1，M2，M3，
……
Mm，同理，处理待校验速度测试仪器的行程数据N，也分成数据块N1，N2，N3，
……
Nm；其中m为分成的数据块个数，在采样频率确定的条件下，数据块个数m由采样时长决定；
[0014]步骤三、进行斯皮尔曼相关分析，调用斯皮尔曼相关分析算法，对数据块M、N进行数据处理，计算出斯皮尔曼相关系数：p1，p2，p3，
……
，pm；并绘制相关系数p的波形图；其中，
‑
1≤P≤1，其相关计算系数公式为：
[0015][0016]其中：Di＝R(Mi)
–
R(Ni)，公式中：N是每列数据个数，Mi、Ni是进行相关分析的两列数据变量，R(Mi)、R(Ni)进行相关分析的两列数据变量的等级，Di是两列变量的等级差，根据斯皮尔曼相关算法可知：当p＝1时，两数列完全正相关；当p＝0时，两数列完全不相关；当p＝
‑
1时，两数列完全负相关；
[0017]步骤四，给出判定结果，将步骤三中相关系数的最低值P
min
与设定的合格相关系数P0进行比对，P
min
≧P0，则待校验速度测试仪器合格，反之则不合格。
[0018]作为上述技术方案的优选，所述在步骤一中，行程数据M和行程数据N采集的频率不低于100KHZ。
[0019]作为上述技术方案的优选，在步骤一中，电磁驱动机构的移动速度经过费力杠杆放大后，直线运功杆的移动速度能够达到20m/s。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]该速度测试校验装置基于斯皮尔曼相关分析原理进行速度校验，结构简单，安装方便，通过费力杠杆放大后能够得到非常大的校验速度且校验精度高，能够满足大部分速度速度测试仪器的速度校验。
附图说明
[0022]图1为本专利技术速度测试校验装置的结构示意图。
[0023]图2为电磁驱动机构驱动费力杠杆运动后的结构示意图。
[0024]图3为本专利技术速度测试校验装置的行程分析图。
[0025]图4为本专利技术速度测试校验方法的的原理图。
[0026]图5为本专利技术速度测试校验方法的的流程图。
[0027]图6为本专利技术速度测试校验装置标准行程波形图。
[0028]图7为一种不合格速度测试仪的斯皮尔曼相关系数图。
[0029]图8为一种合格速度测试仪的斯皮尔曼相关系数图。
[0030]附图标记如下：1
‑
电磁驱动机构、2
‑
费力杠杆、3
‑
直线运动杆、4
‑
限位滚轴、5
‑
磁栅尺、6
‑
磁栅尺传感器、7
‑
转动支点、8
‑
矩形限位槽、9
‑
限位柱一、10
‑
限位柱二、11
‑
待校验速度测试仪器、1101
‑
行程传感器、1102
‑
速度测试仪。
具体实施方式
[0031]下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置，其特征在于：包括电磁驱动机构、费力杠杆、直线运动杆、限位滚轴、磁栅尺及磁栅尺传感器，所述费力杠杆通过转动支点进行支撑，所述费力杠杆的两端设有矩形限位槽，所述电磁驱动机构的输出轴和直线运动杆上分别垂直固定有限位柱一和限位柱二，所述限位柱一和限位柱二分别插入一组所述矩形限位槽内，所述限位柱二与所述转动支点的距离大于所述限位柱一与所述转动支点的距离，所述直线运动杆水平设置，所述限位滚轴对称设于所述直线运动杆的上下两端，对所述直线运动杆的上下端面进行限位，所述磁栅尺沿所述直线运动杆的长度方向固定于其下端面，所述磁栅尺传感器正对于磁栅尺设置，用于测试磁栅尺移动距离，待校验速度测试仪器的行程传感器和速度测试仪固定于所述直线运动杆上。2.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述限位柱二与转动支点的距离是限位柱一与转动支点的距离的十倍。3.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述电磁驱动机构采用可调的直流电压源供电。4.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述磁栅尺传感器的分辨率为10微米。5.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述磁栅尺传感器和所述待校验速度测试仪器均设于所述直线运动杆的末端且相对设置。6.一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验方法，其特征在于：采用权利要求1
‑
5任意一项所述的速度测试校验装置，还包括微处理器单元、功率放大单元、信号调理单元、人机交互单元、同步采集信号调理单元及USB通信单元，具体校验步骤作为：步骤一、同步采集信号输出，人机交互单元发出校验指令，微处理器单元校验指令并发出信号，微处理器单元发出的信号经过同步采集信号调理单元解调后，传输给待校验速度测试仪器，并通过USB通信单元同步获取待校验速度测试仪器的行程数据N；微处理器单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思齐，
申请(专利权)人：武汉大洋义天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：