本發(fā)明屬于檢測技術領域，涉及一種電渦流位移傳感器快速標定方法。

背景技術：

在測量技術領域中，電渦流位移傳感器處于十分重要的地位。由于其具有非接觸、可以實現(xiàn)動態(tài)以及靜態(tài)測量、高分辨率、可穿透非金屬遮擋實現(xiàn)對探頭距離金屬導體表面之間的距離進行測量的特點，廣泛應用于測量領域中。其原理是建立位移距離與探頭線圈阻抗間的函數(shù)，因此電渦流位移傳感器的精度直接依賴于此函數(shù)的線性度。線性度的范圍又直接關系著電渦流位移傳感器的量程大小。隨著電渦流技術的發(fā)展，市面上不同種類的電渦流位移傳感器越來越多，電渦流位移傳感器的內(nèi)部電路也多種多樣，這些使得現(xiàn)今對電渦流位移傳感器的標定過程的要求也越來越苛刻，需要更加快速、普適性高的標定系統(tǒng)。而現(xiàn)有的標定方法有時無法滿足所有種類的電渦流位移傳感器的標定需求。因此，在目前情況下，如何合理設計標定方法實現(xiàn)可以對不同種類的電渦流位移傳感器進行快速標定成為目前的主要難題和研究方向。

劉柱等人2013年在機械與電子期刊第2期發(fā)表的《電渦流位移傳感器的特征分析與標定方法》中通過分析傳感器特性與被測尺寸的關系提出了一種標定方法。以及胡泊等人2014年在電子世界期刊第12期發(fā)表的《matlab在電渦流位移傳感器標定中的應用》中使用matlab編程進行標定。以上這兩種方法雖然實現(xiàn)了從原理上完成標定的過程，但是對于不同種類的內(nèi)部電路不同的電渦流位移傳感器需要分別分析特征或進行matlab編程，普適性不高、且效率低，且標定過程過于復雜不易推廣，在實際應用中對操作人員的要求過大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術難題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，發(fā)明一種對所有電渦流位移傳感器都普遍適用的快速標定方法，以實現(xiàn)對所有電渦流位移傳感器都能普遍適用，且快速的需求。采用計算機采集萬用表對電渦流位移傳感器測量值的信息，利用電控平臺通過計算機實現(xiàn)控制標定板移動固定距離，進而在無需求取電渦流位移傳感器的特性條件下，即可實現(xiàn)通過計算機完成控制電渦流位移傳感器的整個快速高精度的標定過程。通過利用標定數(shù)據(jù)擬合電渦流位移傳感器實際的特征函數(shù)，實現(xiàn)對原本無法使用的特征函數(shù)中非線性段的利用，進而最終實現(xiàn)對電渦流位移傳感器進行量程擴展。

本發(fā)明采用的技術方案是一種電渦流位移傳感器快速標定方法，其特征是，采用的標定方法是由計算機控制的自動化方式，標定過程中無需進行手動調(diào)節(jié)，所有控制及采集過程都由計算機進行完成；首先安裝布置快速標定的硬件系統(tǒng)，在標定過程中，通過操作計算機控制標定板每次平移固定距離、并控制電渦流位移傳感器采集測量數(shù)據(jù)，利用標定數(shù)據(jù)，通過基于偏差平方和最小的多項式擬合方法，求取電渦流位移傳感器實際的特征函數(shù)；該方法的具體步驟如下：

第一步、安裝連接電渦流位移傳感器快速標定硬件系統(tǒng)

先將標定板2固定在電控平臺1上的移動滑臺上，電控平臺1與計算機6連接，電渦流位移傳感器3的探頭對準標定板2，電渦流位移傳感器3的前置器輸出端與萬用表5相連，進行測量值讀取，萬用5與計算機6連接，相互通訊實現(xiàn)對萬用表信號的采集；

第二步、電渦流位移傳感器快速標定及信號采集

標定開始時，啟動計算機6，打開電控平臺1、萬用表5及電渦流位移傳感器3；操作計算機利用電控平臺1的系統(tǒng)軟件實現(xiàn)電控平臺上標定板2的高精度平移，每次移動固定距離；同時，由計算機讀取每次電控平臺移動后的電渦流位移傳感器3的測量值信號，實現(xiàn)對萬用表5讀數(shù)的實時采集讀取及存儲過程，完成整個電渦流位移傳感器快速標定過程；

第三步、基于偏差平方和最小的電渦流位移傳感器特征函數(shù)獲取

標定測量過程結束后，計算機6內(nèi)存儲有整個標定過程的測量數(shù)據(jù)，利用計算機6對標定數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，進而對標定數(shù)據(jù)進行電渦流位移傳感器特征函數(shù)擬合；采用基于偏差平方和最小原理的多項式擬合方法，實現(xiàn)對上一步中采集的標定數(shù)據(jù)進行特征函數(shù)擬合；具體的特征函數(shù)擬合公式如下：

y＝a0+a1x+…+akx^k(1)

其中：公式(1)為擬合多項式的公式，a0,a1,…ak，為擬合多項式系數(shù)，k為多項式次數(shù)；公式(2)為求取偏差平方和r²，n為多項式最高冪指數(shù)，其中k＝0,1,…n；為求取使偏差平方和r²最小的特征擬合曲線，對偏差平方和r²進行求i階偏導數(shù)，聯(lián)立方程使所有偏導數(shù)為零時可得到公式(3)其中xi為標定測量過程中平移值，yi為由上一步中獲取的標定過程中每次偏移量對應的電渦流位移傳感器測量值；

通過公式(3)求取特征函數(shù)各項系數(shù)，帶入公式(1)中，最終得到特征函數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是通過該標定方法相對于傳統(tǒng)的分析電渦流位移傳感器特征來說，無需研究分析不同種的電渦流位移傳感器電路原理及特性，只需通過實驗即可快速對電渦流位移傳感器進行標定，快速獲取電渦流位移傳感器的實際特征函數(shù)。且電渦流位移傳感器的實際特征函數(shù)求出后，特征函數(shù)中的非線性段也可以進行使用，相當于對電渦流位移傳感器的量程進行了擴展。該方法可以實現(xiàn)對任意電渦流位移傳感器的高速、高精度標定過程，效率高、普適性強。

附圖說明

圖1為電渦流位移傳感器快速標定系統(tǒng)的布置圖。圖中，1為電控平臺，2為標定板，3為電渦流位移傳感器，4為傳感器探頭，5為萬用表，6為計算機。

圖2為電渦流位移傳感器快速標定方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式。

附圖1為電渦流位移傳感器快速標定系統(tǒng)的布置圖。附圖2為電渦流位移傳感器快速標定方法的流程圖。整個快速標定方法分為電渦流位移傳感器快速標定系統(tǒng)硬件安裝布置，電渦流位移傳感器快速標定及信號采集、基于偏差平方和最小的電渦流位移傳感器實際特征函數(shù)獲取。

第一步、安裝連接電渦流位移傳感器快速標定系統(tǒng)

本實施例中，電渦流位移傳感器快速標定系統(tǒng)的布置如附圖1所示。在標定開始前，將標定板2固定于電控平臺1上的移動滑臺上，保持標定過程中電控平臺1的底座固定，上面的移動滑臺進行移動。電控平臺1與計算機6進行通訊，電渦流位移傳感器的傳感器探頭4對準標定板2進行安裝固定，標定過程中保證電渦流位移傳感器的探頭不動，將電渦流位移傳感器前置器上的輸出端與萬用表5進行連接，萬用表5與計算機6進行連接實現(xiàn)信號通訊。

第二步、電渦流位移傳感器快速標定及信號采集

本實施例中所使用的電渦流位移傳感器探頭量程為0-4mm，標定開始時，啟動計算機6，打開電控平臺1、萬用表5及電渦流位移傳感器3。操作計算機6利用電控平臺1的系統(tǒng)軟件實現(xiàn)電控平臺上標定板2的高精度平移過程。

根據(jù)本次實施例中選用的電渦流位移傳感器量程，設定每次移動0.01mm，設置移動總距離7mm。每次電控平臺1移動后，待電渦流位移傳感器4示數(shù)穩(wěn)定后，操作計算機6讀取電渦流位移傳感器的測量值信號，并對萬用表5讀數(shù)的實時采集讀取及存儲過程，完成整個電渦流位移傳感器快速標定過程。

第三步、基于偏差平方和最小的電渦流位移傳感器特征函數(shù)獲取

本實施例中設置多項式擬合最高次冪為k＝6，標定測量過程結束后，操作計算機6將存儲的測量數(shù)據(jù)帶入公式(3)中，對標定數(shù)據(jù)進行計算，最終求取的擬合多項式系數(shù)分別為a0＝1.3245，a1＝1.4291，a2＝0.54461，a3＝0.088478，a4＝0.0072749，a5＝0.00029312，a6＝0.0000046261。

本方法相對比于傳統(tǒng)通過對電渦流位移傳感器的內(nèi)部電路及特性進行復雜分析的標定方式來說，其不局限于一種或固定量程的電渦流位移傳感器，適用于任意種類任意量程的電渦流位移傳感器的快速標定過程，且此種方法標定出的為實際特征函數(shù)，消除了利用分析特征得到的理論特征曲線與實際特征曲線的偏差，提高標定精度和測量精度，且操作方便易推廣。除此以外，已知電渦流位移傳感器的實際特征函數(shù)后，可以對特征函數(shù)的非線性段進行使用，相當于對電渦流位移傳感器的量程進行了擴展。