[发明专利]一种电涡流传感器测量方法有效
申请号: | 202110715157.2 | 申请日: | 2021-06-26 |
公开(公告)号: | CN113483650B | 公开(公告)日: | 2023-06-16 |
发明(设计)人: | 刘强;孙华亮;于立佳;张庆志;张建德;罗玉祥;杨宁;郑鹏;赵波 | 申请(专利权)人: | 山东航天电子技术研究所 |
主分类号: | G01B7/02 | 分类号: | G01B7/02 |
代理公司: | 北京金硕果知识产权代理事务所(普通合伙) 11259 | 代理人: | 郝晓霞 |
地址: | 264003 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 涡流 传感器 测量方法 | ||
本发明公开一种电涡流传感器测量方法,对双线圈电涡流传感器输出信号进行调理,以获得调频波,并改进调频波计数算法,对调频波进行解调。在获得调频波时,加入模拟开关设计相应的调频测量电路,使用模拟开关分时选通参考线圈和测量线圈进行解调测量,解决了常规的调频式系统无法对存在相连公共端的双线圈电涡流传感器进行解调的问题,通过对参考线圈和测量线圈解调测量结果进行差动计算,有效降低环境干扰以及系统的温漂,提高系统测量性能;在对调频波计数算法改进时,结合本地时钟大幅提高脉冲计数的精度,进而提高了解调精度,时钟频率越高,解调精度越高,在解决问题的同时还兼顾了设计成本控制,具有更高的实用及推广价值。
技术领域
本发明属于电涡流传感器测量领域,具体涉及一种电涡流传感器测量方法,通过改进测量电路和算法,提高了电涡流传感器的测量精度。
背景技术
电涡流传感器能够静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力测量被测金属导体距探头表面的距离,且动态响应特性好,灵敏度高、工作稳定可靠,在民用、军用均具有广泛的应用,尤其在航天领域,作为微位移测量的一种手段,应用前景广阔,同时也对系统的测量性能提出了更高的要求。
提高测量性能主要从提高测量精度以及提高温度稳定性2个方面进行改进,下面对这几个方面目前存在的问题进行说明:
在测量精度方面,电涡流传感器的测量方式主要有调幅式、调频式和调幅调频式三种,其中调频式测量系统由于结构简单、温度特性好、不易受干扰、成本较低、适用于数字化集成被广泛使用,是一种常用的测量方式。但调频式测量系统通常所使用的的调频波计数算法存在计数误差大的缺点,会导致测量精度较差。
在温度稳定性方面,电涡流传感器可以通过使用双线圈的形式达到减小温漂的目的,双线圈分别为参考线圈和测量线圈,通过两个线圈测量值差动可以消除温度变化的影响。但很多高性能双线圈传感器(如卡曼公司)的两个线圈存在相连的公共端,导致常规的调频式系统无法对双线圈进行解调,无法发挥双线圈温漂小的优势。
在现有设计中,由于使用了常规的调频式系统,结果导致参考线圈测量值与测量线圈测量值结果相同,无法进行差动计算消除温漂影响。在后端解调中,使用常规频率计数方法,导致存在±1个脉冲误差,影响测量精度。而尝试通过设计复杂电路如桥式电路等解决温漂以及采设计游标法(电路复杂)提高测量精度,则会带来设计成本明显较高。为此,亟待提出一种新的电涡流传感器测量方法,以克服上述缺陷。
发明内容
本发明为了提高电涡流测量系统的测量精度性能,提出一种电涡流传感器测量方法,以提高电涡流传感器测量的精度,降低测量系统的温漂,有效提高了系统的测量性能,同时降低了系统成本。
本发明是采用以下的技术方案实现的:一种电涡流传感器测量方法,包括以下步骤:
步骤1、设计调频测量电路,对电涡流传感器输出信号进行调理,以获得调频波;
所述调频测量电路包括电涡流传感器、模拟开关以及调频电路,所述调频电路包括谐振电路和解调电路,模拟开关连接在电涡流传感器和调频电路之间,模拟开关输入端分别连接电涡流传感器的参考线圈和测量线圈,电涡流传感器的线圈公共端与谐振电路相连,通过控制模拟开关分时选通参考线圈和测量线圈,由后端的调频电路进行分时解调;
步骤2、改进调频波计数算法,对步骤1所获得的调频波进行解调:
1)程序开始运行,判断是否有采样时钟,判断出采样时钟后,开始进行本地高频时钟计数;
2)判断调频波的上升沿后,记录此时本地高频时钟计数值,作为N1;
3)开始对调频波的整脉冲数进行计数,并记录每个整脉冲时间内的本地高频时钟数;直到判断出下一个采样时钟后,记录整脉冲个数N;
4)对每个整脉冲时间内的本地高频时钟数进行均值计算,得到N3;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于山东航天电子技术研究所,未经山东航天电子技术研究所许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202110715157.2/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。