[发明专利]空心线圈传感器的τ曲线标定方法

权利要求书

1.一种空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于包括：

用于搭建标定系统的步骤；

标定系统包括空心标定线圈和至少一个待校正空心线圈，所述空心标定线圈与电源连接，所述待校正空心线圈与接收机连接；

用于向所述空心标定线圈发出脉冲电流信号的步骤；

用于通过标定系统测量待校正空心线圈频带宽度的步骤；

用于通过标定系统对待校正空心线圈的传递函数H(s)进行标定的步骤；

所述用于通过标定系统测量待校正空心线圈频带宽度的步骤为：

S21：向所述空心标定线圈输入脉冲电流信号，该脉冲电流信号激励所述空心标定线圈产生指数衰减电流i(t)；

所述指数衰减电流i(t)公式为：

其中a为常数，τ_b为空心标定线圈的时间常数；t为脉冲电流信号产生的时长；

S22：测量所述待校正空心线圈的校正输出电压u(t)；

S23：根据步骤S22测量的校正输出电压u(t)得到校正输出电压τ曲线τ_u(t)；

S24：确定校正输出电压τ曲线τ_u(t)进入稳态时对应时刻点t₀，并将该时刻点t₀的频带宽度作为所述待校正空心线圈的频带宽度。

2.根据权利要求1所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于在步骤S23中校正输出电压τ曲线τ_u(t)的计算公式为：

或者(i＝1,2,3,4…n)，n表示积分区间。

3.根据权利要求1所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于：

所述空心标定线圈的时间常数τ_b为：其中L_b和r_b分别表示空心标定线圈自感和电阻。

4.根据权利要求1所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于用于通过标定系统对待校正空心线圈的传递函数H(s)进行标定的步骤为：

S31：获取步骤S22得到的所述待校正空心线圈的校正输出电压u(t)；

S32：获取待校正空心线圈的传递函数H(s)：

其中，L为待校正空心线圈的等效电感，R为待校正空心线圈的内阻，C为待校正空心线圈的分布电容，R_b为并联在待校正空心线圈两端的阻尼电阻；

S33：根据步骤S32得到的待校正空心线圈的传递函数H(s)和校正输出电压u(t)，重构所述待校正空心线圈的感应电动势ε(t)；

S34：根据所述感应电动势ε(t)获取与该感应电动势ε(t)对应的感应电动势τ曲线τ_ε(t)；

S35：根据所述空心标定线圈的时间常数τ_b和步骤S34得到的感应电动势τ曲线τ_ε(t)，计算反馈信号F(t)＝τ_ε(t)-τ_b，从而得到所述待校正空心线圈的感应电动势ε(t)偏离真实感应电动势值的程度；

S36：将待校正空心线圈的传递函数H(s)的校正问题转化成非线性规划问题；利用最优化方法求解所述待校正空心线圈的传递函数H(s)最优解，实现所述待校正空心线圈的传递函数H(s)的标定。

5.根据权利要求4所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于步骤S33中重构所述待校正空心线圈的感应电动势ε(t)的公式为：

其中，表示傅里叶变换；表示傅里叶逆变换。

6.根据权利要求4所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于步骤S34中所述感应电动势τ曲线τ_ε(t)计算公式为：

或者(i＝1,2,3,4…n)。

7.根据权利要求4所述的空心线圈传感器的τ曲线标定方法，其特征在于步骤S36中利用最优化方法求解所述待校正空心线圈的传递函数H(s)最优解中，采用最速下降法进行求解，具体步骤为：

S361：设定符合要求的反馈信号阈值；获取待校正空心线圈等效电容C和等效电感L，并确定反馈信号F(t)和待校正空心线圈等效电容C、等效电感L的关系：

S362：确定第k次下降方向和第k次搜索步长d_Lk、d_Ck；

S363：更新待校正空心线圈的等效参数：

L_k+1＝L_k+p_Lkd_Lk；

C_k+1＝C_k+d_Ckp_Ck；(k＝1,2,3…)；

使得：

L_k+1为第k+1次下降待校正空心线圈的等效电感；L_k为第k次下降待校正空心线圈的等效电感；C_k+1为第k+1次下降待校正空心线圈的等效电容；C_k为第k次下降待校正空心线圈的等效电容；

S364：将步骤S363中的L_k+1和C_k+1带入待校正空心线圈的传递函数H(s)计算公式，计算当前待校正空心线圈的传递函数H(s)；

S365：根据步骤S364的待校正空心线圈的传递函数H(s)，重构当前待校正空心线圈的感应电动势ε(t)；并计算当前次下降的反馈信号F(t)；

S366：若步骤S365的反馈信号F(t)处于符合要求的反馈信号阈值范围内，则采用当前次下降所有等效值对待校正空心线圈进行标定；否则返回步骤S362，进入下一次下降；如此循环，直至符合要求。