CN103336252B - 迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法 - Google Patents

迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，用于解决现有磁通门传感器信号检测方法依赖阈值选取致使检测精度难以保证的技术问题。技术方案是获取RTD磁通门传感器信号，对RTD信号正脉冲最大值附近的N1个数据进行曲线拟合，对RTD信号负脉冲最小值附近的N2个数据进行曲线拟合；根据相邻的三个峰值点的时间计算迟滞时间差；根据迟滞时间差计算出外磁场。由于该方法通过寻找RTD信号正脉冲峰值与负脉冲峰值在时间轴上的位置计算迟滞时间差，从而计算被测磁场强度。本方法无需考虑阈值设置的大小对传感器输出性能的影响，测量结果与阈值无关，提高了磁通门传感器信号的检测精度。

Description

迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法
技术领域
本发明涉及一种磁通门传感器信号检测方法，特别是涉及一种迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法。
背景技术
文献“专利公开号是CN101545985A的中国发明专利”公开了一种双向磁饱和的时间差磁通门传感器，并公开了一种应用于该传感器的信号检测方法。该方法将RTD磁通门输出电压信号经过整形电路整形成占空比不同的矩形波信号，对该矩形波信号采样计数，计算高电平与低电平持续时间的差值来计算时间差（T1-T2），从而计算待测磁场的大小。
对电压信号进行整形必然要设定整形阈值。上述方法中整形阈值的选取受到磁通门信号峰值大小的制约，且检测结果受到阈值大小的影响。阈值选取越接近峰值，检测结果越理想。然而，在有外界干扰或者被测磁场变化的情况下，输出信号的幅值将会发生变化：若输出信号幅值减小，则信号不会超越阈值电平，进而整形结果中将不会产生翻转电平，从而导致测量错误；若输出信号幅值增大，则整形电路提前翻转，从而导致测量误差。若设定的阈值距离信号峰值较远，虽然能避免测量错误，但是仍会增大测量误差。总而言之，上述测量方法的结果与阈值选取密切相关，性能指标的好坏依赖于阈值的选取。
发明内容
为了克服现有磁通门传感器信号检测方法依赖阈值选取致使检测精度难以保证的不足，本发明提供一种迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法。该方法利用数字信号处理方法寻找RTD信号正脉冲峰值与负脉冲峰值在时间轴上的位置，以此计算迟滞时间差，从而计算被测磁场强度。本方法无需考虑阈值设置的大小对传感器输出性能的影响，测量结果与阈值无关，可以提高磁通门传感器信号的检测精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特点是包括以下步骤：
获取来自于RTD磁通门传感器的信号；将RTD信号经过低通滤波器滤除高频干扰，并放大到ADC输入范围之内采样为数字信号；对RTD信号正脉冲最大值附近的N1个数据进行曲线拟合；拟合曲线的最大值作为RTD信号的正脉冲峰值；拟合曲线最大值的横坐标作为RTD信号正脉冲峰值的时间；对RTD信号负脉冲最小值附近的N2个数据进行曲线拟合；拟合曲线的最小值作为RTD信号的负脉冲峰值；拟合曲线最小值的横坐标作为RTD信号负脉冲峰值的时间；根据相邻的三个峰值点的时间计算迟滞时间差；根据迟滞时间差计算出外磁场。N1为大于正脉冲峰值P%的数字量的个数；N2为小于负脉冲峰值Q%的数字量的个数。
所述曲线拟合所用曲线是二次函数曲线。
所述曲线拟合所用曲线是反正切函数的导数曲线
所述P的取值范围是10～30。
所述Q的取值范围是10～30。
本发明的有益效果是：由于该方法利用数字信号处理方法寻找RTD信号正脉冲峰值与负脉冲峰值在时间轴上的位置，以此计算迟滞时间差，从而计算被测磁场强度。本方法无需考虑阈值设置的大小对传感器输出性能的影响，测量结果与阈值无关，提高了磁通门传感器信号的检测精度。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法的流程图。
图2是本发明实施例1中用二次函数曲线拟合RTD信号的示意图。
图3是本发明实施例2中用反正切函数的导数曲线拟合RTD信号的示意图。
具体实施方式
以下实施例参照图1～3。
实施例1。
获取来自于RTD磁通门传感器的信号；将模拟的RTD信号经过低通滤波器并放大后送入到ADC采样为数字信号。
用二次函数曲线来拟合峰值附近的点。二次函数曲线可以为开口向上的抛物线和开口向下的抛物线，分别用来拟合RTD磁通门信号的正脉冲部分和负脉冲部分。
其中的独立点代表采样的数字信号。以求解第一个最大值1对应的时间为例。以大于正脉冲峰值30%的数据为纵坐标，以各数据对应的采样时间为横坐标进行二次曲线拟合。拟合结果为开口向下的抛物线，该抛物线的最大值作为RTD磁通门信号正脉冲的峰值，该最大值对应的横做标为正脉冲峰值的时间t1。同理对小于负脉冲峰值30%的数据进行二次曲线拟合，可以求解负脉冲峰值的时间。分别求解出相邻的三个峰值点（峰值点1,2,3或峰值点2,3,4）对应的时间（t1，t2，t3或t2，t3，t4），即可求出迟滞时间差T2-T1的值（（（t3-t2）-（t2-t1））或（（t3-t2）-（t4-t3）））。
对连续多次求解的迟滞时间差进行滑动均值滤波，滤波后的时间差即为最终的迟滞时间差，对该时间差进行实验标定即可得到外磁场强度。
实施例2。
获取来自于RTD磁通门传感器的信号；将模拟的RTD信号经过低通滤波器并放大后送入到ADC采样为数字信号。
用反正切函数的导数来拟合峰值附近的点。
反正切函数的导数用下面公式来表示：
y(t)=a/(1+(bt+c)2)+d
当a为正时，开口向下，可以用来拟合RTD信号的正脉冲部分。当a为负时，开口向上，分别用来拟合RTD信号的负脉冲部分。
因为该波形不仅包含了信号峰值两侧的上升和下降部分，也包含了上升与下降前后的平缓部分，参与拟合的点数可以适当增加。参与拟合的数据可以为大于正脉冲峰值10%的数据与小于负脉冲峰值10%的数据。
步骤与实施例1相同计算出相邻的三个峰值点（峰值点5,6,7或峰值点6,7,8）对应的时间（t5，t6，t7或t6，t7，t8），并计算迟滞时间差的值（（（t7-t6）-（t6-t5））或（（t7-t6）-（t8-t7）））。
参与拟合的点数的选取也可以根据具体RTD波形适当调整，RTD波形较陡峭时，使用较少的数据进行拟合即可达到比较满意的效果，当RTD波形较平缓时，可以适当增加数据点进行拟合。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以做出许多修改和变形。因此要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变形。

Claims (5)

1.一种迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特征在于包括以下步骤：
获取来自于RTD磁通门传感器的信号；将RTD信号经过低通滤波器滤除高频干扰，并放大到ADC输入范围之内采样为数字信号；对RTD信号正脉冲最大值附近的N1个数据进行曲线拟合；拟合曲线的最大值作为RTD信号的正脉冲峰值；拟合曲线最大值的横坐标作为RTD信号正脉冲峰值的时间；对RTD信号负脉冲最小值附近的N2个数据进行曲线拟合；拟合曲线的最小值作为RTD信号的负脉冲峰值；拟合曲线最小值的横坐标作为RTD信号负脉冲峰值的时间；根据相邻的三个峰值点的时间计算迟滞时间差；根据迟滞时间差计算出外磁场；N1为大于正脉冲峰值P％的数字量的个数；N2为小于负脉冲峰值Q％的数字量的个数。
2.根据权利要求1所述的迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特征在于：所述曲线拟合所用曲线是二次函数曲线。
3.根据权利要求1所述的迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特征在于：所述曲线拟合所用曲线是反正切函数的导数曲线y(t)＝a/(1+(bt+c)2)+d。
4.根据权利要求1所述的迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特征在于：所述P的取值范围是10～30。
5.根据权利要求1所述的迟滞时间差型磁通门传感器信号检测方法，其特征在于：所述Q的取值范围是10～30。
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