CN110057392A - 用于电涡流传感器的标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于电涡流传感器的标定系统，涉及检测技术领域，所述电涡流传感器的前置器中包含数字电位器，所述系统包括：水平移动机构、试件和数据采集器；其中，所述水平移动机构与所述试件连接，用于根据接收到的第一控制指令自动调整所述试件与所述电涡流传感器之间的距离；所述数字电位器用于根据接收到的第二控制指令自动调节所述电涡流传感器的电阻值；所述数据采集器与所述电涡流传感器连接，用于采集并发送所述电涡流传感器的模拟信号。本发明实施例的技术方案通过自动调整试件和电涡流传感器的距离、自动调节电涡流传感器的电阻值、自动采集电涡流传感器的模拟信号，实现了对电涡流传感器自动化标定，提高了标定效率。

Description

用于电涡流传感器的标定系统

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种用于电涡流传感器的标定系统。

背景技术

电涡流传感器是根据电涡流效应制成的传感器。电涡流传感器工作时，电涡流传感器的前置器产生中高频振荡电流，通过延伸电缆流入探头，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当金属材质的试件靠近这一磁场，则在金属表面产生感应电流，即电涡流。该电涡流产生的交变磁场使得探头头部的线圈中高频电流的幅度和相位得到改变，该高频电流被前置器接收并处理后，输出可以反映电涡流传感器与试件距离的电信号。

现有技术中，电涡流传感器的标定和检测工作较多通过人工操作实现。在上述操作过程中，操作较为繁琐，导致电涡流传感器的标定效率较低。

如何提高电涡流传感器的标定效率是当前亟需解决的技术问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于电涡流传感器的标定系统，进而至少在一定程度上提高电涡流传感器的标定效率。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明实施例，提供了一种用于电涡流传感器的标定系统，所述电涡流传感器的前置器中包含数字电位器，所述系统包括：水平移动机构、试件和数据采集器；其中，所述水平移动机构与所述试件连接，用于根据接收到的第一控制指令自动调整所述试件与所述电涡流传感器之间的距离；所述数字电位器用于根据接收到的第二控制指令自动调节所述电涡流传感器的电阻值；所述数据采集器与所述电涡流传感器连接，用于采集并发送所述电涡流传感器的模拟信号。

在一些实施例中，所述水平移动机构包括伺服电机和伺服电机控制器，所述伺服电机控制器与上位机连接，用于根据所述上位机发送的第一控制指令调整所述试件与所述电涡流传感器之间的距离。

在一些实施例中，所述水平移动机构包括光栅尺，所述光栅尺用于测量所述试件的移动距离。

在一些实施例中，所述电涡流传感器上设置有条码，所述系统还包括条码扫描器，所述条码扫描器用于扫描并发送所述电涡流传感器的条码。

在一些实施例中，所述系统与上位机双向通信，接收所述上位机发送的所述第一控制指令和所述第二控制指令，并接收所述电涡流传感器的模拟信号，并根据所述模拟信号调整所述第一控制指令和所述第二控制指令，以实现对所述电涡流传感器的标定。

在一些实施例中，所述上位机通过第一USB总线与所述水平移动机构通信连接，所述上位机通过RS485协议与所述数据采集管理器通信连接，所述上位机通过第二USB总线与条码扫描器通信连接。

在一些实施例中，所述系统还包括USB转I2C模块，所述USB转I2C模块与所述上位机和所述电涡流传感器的前置器连接，所述上位机通过所述USB转I2C模块向所述数字电位器发送自动调节所述电涡流传感器的电阻值的第二控制指令。

在一些实施例中，所述系统还包括框架和用于安装所述电涡流传感器的传感器安装机构，所述框架包括安装板，所述水平移动机构、所述试件和所述传感器安装机构均以所述安装板为基准安装。

在一些实施例中，所述光栅尺的分辨度不大于0.1μm。

在一些实施例中，所述伺服电机控制器的定位和重复精度小于2μm。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本发明的一些实施例所提供的技术方案中，通过自动调整试件和电涡流传感器的距离、自动调节电涡流传感器的电阻值、自动采集电涡流传感器的模拟信号，实现了对电涡流传感器自动化标定，提高了电涡流传感器的标定效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示意性示出了相关技术中一种电涡流传感器的标定系统的结构图；

图2示意性示出了根据本发明一种实施例用于电涡流传感器的标定系统的结构图；

图3示意性示出了本发明一种实施例用于电涡流传感器的标定系统的框图；

图4示意性示出了本发明另一种实施例用于电涡流传感器的标定系统的框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本发明将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

在相关技术中，电涡流传感器的标定和检测工作较多通过人工操作实现。

在如图1所示的标定系统中，电涡流传感器包括前置器101、延伸电缆102和探头103。探头103通过电涡流传感器支架固定安装。电涡流传感器支架与千分尺106支架轴心为同一直线。电源108为前置器101供电。

在人工进行电涡流传感器的标定时，操作人员需要通过手动旋转位移调整机构的调整螺母105来改变电涡流传感器端面与试件104之间的距离，并手动记录千分尺106的位移变化量和对应的电涡流传感器位移变化量，再用相关数据处理软件对记录的数据进行处理，得到相关值。

之后，操作人员通过手动操作数字多用表107改变电涡流传感器的前置器101的相关电阻值，从而改变电涡流传感器的线性度、灵敏度，并重复上述操作数次，完成电涡流传感器的线性度、灵敏度的标定工作。

标定工作完成后，还需要按照电涡流传感器的检测要求，改变电涡流传感器与试件之间的距离，得到电涡流传感器位移变化量。

之后，操作人员需要将电涡流传感器位移变化量及其对应的电涡流传感器与试件之间的距离数据手动输入电脑，以检测电涡流传感器是否标定合格，如不合格，需要按照上述标定步骤重新标定。

由此可见，通过人工操作进行电涡流传感器的标定和检测时，操作较为繁琐，导致电涡流传感器的标定效率较低。

为解决该技术问题，本发明实施例提供一种用于电涡流传感器的标定系统，通过水平移动机构自动调整试件和电涡流传感器之间的距离，通过数字电位器自动调节电涡流传感器的电阻值，实现了电涡流传感器的自动化标定，减少了人工操作，提高了标定检测效率和准确度。

以下结合附图对本发明实施例进行详述：

如图2所示，图2示意性示出了根据本发明一种实施例用于电涡流传感器的标定系统的结构图。图3示意性示出了本发明一种实施例用于电涡流传感器的标定系统的框图。

如图3所示，本发明实施例提供的用于电涡流传感器的标定系统中，电涡流传感器310的前置器中包含数字电位器311。用于电涡流传感器的标定系统包括：水平移动机构250、试件330和数据采集器340；其中，水平移动机构250与试件连接，用于根据接收到的第一控制指令自动调整试件330与电涡流传感器310之间的距离；数字电位器311用于根据接收到的第二控制指令自动调节电涡流传感器310的电阻值；数据采集器340与电涡流传感器310连接，用于采集并发送电涡流传感器310的模拟信号。

这里，改变电涡流传感器的电阻值，可以改变电涡流传感器的线性度和灵敏度。反复数次调整试件与电涡流传感器之间的距离以及电涡流传感器的电阻值之后，可以完成电涡流传感器的线性度和灵敏度的标定。

在本发明实施例的技术方案中，通过采用水平移动机构自动调整试件与电涡流传感器之间的距离，以及自动调节电涡流传感器的电阻值，以获得电涡流传感器的不同标定数据，相比较现有技术，减少了人工操作，提高了电涡流传感器的标定检测效率和准确度。

在本发明实施例中，数据采集器340可以实现对电涡流传感器位移模拟量的自动采集，并将电涡流传感器输出的模拟信号转换为上位机可以接收的数字信号，例如，符合RS485总线协议的数字信号。

在本发明实施例中，数据采集器340可以采用RS485协议与上位机通信连接，即数据采集器340可以通过RS485总线与上位机301连接。

上位机可以为台式机或者笔记本电脑，且并不局限于此。

如图2所示，本发明实施例提供的用于电涡流传感器的标定系统还包括框架230和用于安装电涡流传感器310的传感器安装机构210，框架230包括安装板290，水平移动机构250、试件330和传感器安装机构210均以安装板290为基准安装。

在发明实施例中，水平移动机构250、试件330和传感器安装机构210以安装板作为共同的安装基准面，便于系统的各个部分快速、准确安装确，且后期维护方便，设备稳定性好。

此外，安装板下方可以设置铝合金型材支撑结构，刚性强，能保证系统状态长期稳定。

本发明实施例的框架采用铝合金型材，整个系统重量较轻，外表整体美观。

此外，框架包括框架下盖板、框架上盖板和框架调节地脚，并组成封闭试验空间。

具有封闭试验空间的框架可以防尘，且可以保证电涡流传感器标定过程的操作安全。

如图4所示，本发明实施例提供的用于电涡流传感器的标定系统中，水平移动机构250包括伺服电机305和伺服电机控制器307，伺服电机控制器307与上位机301连接，用于根据上位机301发送的第一控制指令调整试件330与电涡流传感器310之间的距离。

其中，上位机通过第一USB总线与水平移动机构通信连接，即上位机通过第一USB总线与伺服电机控制器307通信连接。

伺服电机控制器307接受上位机301工作站发出的指令，并依据该指令完成对伺服电机的控制，还可以将水平移动机构的位置上传给上位机。

伺服电机控制器307的定位和重复精度小于2μm，这样可以较为准确地设置试件的位置，提高电涡流传感器标定的准确度。

在本发明实施例中，伺服电机在伺服电机控制器的作用下，通过联轴器带动试件在水平移动机构上滑动，试件在水平移动机构上水平移动时，试件与电涡流传感器的距离随之改变。

此外，水平移动机构内部内置了可以进行超高精度位置检测的光栅尺，光栅尺用于测量试件的移动距离。

这样，可以实现闭环位置检测，消除了机械加工、装配的累积误差，使定位位置精度完全达到了设计要求。

具体地，进行闭环位置检测时，可以获取第一控制指令包含的试件目标移动距离，并获取光栅尺测量得到的试件测量移动距离，将试件目标移动距离和试件测量移动距离进行对比，在试件目标移动距离和试件测量移动距离不相同时，根据二者的差值调整第一控制指令，以调整试件与电涡流传感器之间的距离。

光栅尺的分辨率不大于0.1μm，可以较为精确地设置试件的位置，提高电涡流传感器标定的准确度。

在本发明实施例中，用于电涡流传感器的标定系统还包括USB转I2C模块306，该USB转I2C模块与上位机和电涡流传感器的前置器304连接，上位机通过USB转I2C模块306向数字电位器发送自动调节电涡流传感器的电阻值的第二控制指令。

如图4所示，USB转I2C模块306通过第三USB总线与上位机301连接。

改变电涡流传感器的电阻值，可以改变电涡流传感器的线性度和灵敏度。反复数次调整试件与电涡流传感器之间的距离以及电涡流传感器的电阻值之后，可以完成电涡流传感器的线性度和灵敏度的标定。

在本发明实施例中，电涡流传感器上设置有标识电涡流传感器编码信息的条码。如图4所示，用于电涡流传感器的标定系统还包括条码扫描器302，条码扫描器302用于扫描并向上位机301发送电涡流传感器的条码。上位机301通过第二USB总线与条码扫描器302通信连接。

条码扫描器扫描得到的电涡流传感器的编码可以直接通过第二USB总线发送到上位机。这种方式受到一定的空间位置限制。

为了更灵活地布局空间位置，条码扫描器可以包括两部分，一部分为条码扫描器本体，另一部分为与该条码扫描器本体无线连接的条码扫描器无线接收器，该条码扫描器无线接收器可以通过第二USB总线与上位机301通信连接。

使用条码扫描器302，可以自动输入电涡流传感器的编码，避免了手动输入的低效和不准确。

在本发明实施例中，基于LabVIEW的上位机软件安装、运行在上位机内，与条码扫描器、数据采集器、USB转I2C模块以及伺服电机控制器通过相应协议通信以获取相关数据，并对这些相关数据进行处理、显示、分析、保存。

同时，作为人机界面，通过基于LabVIEW的上位机软件可以实现外部各种试验参数的设置输入，向条码扫描器、数据采集器、USB转I2C模块以及伺服电机控制器发送操作命令。

此外，通过基于LabVIEW的上位机软件可以实现检测报告同步自动生成。这样，就可以自动完成电涡流传感器标定和检测功能，并自动生成检测报告。

在对电涡流传感器进行标定时，本发明实施例提供的用于电涡流传感器的标定系统与上位机301双向通信，接收上位机301发送的第一控制指令和第二控制指令，并接收电涡流传感器310的模拟信号，并根据模拟信号调整第一控制指令和第二控制指令，以实现对电涡流传感器310的标定。

本发明实施例的用于电涡流传感器的标定系统，通过自动调整试件和电涡流传感器的距离、自动调节电涡流传感器的电阻值、自动采集电涡流传感器的模拟信号，实现了对电涡流传感器自动化标定，提高了电涡流传感器的标定效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种用于电涡流传感器的标定系统，其特征在于，所述电涡流传感器的前置器中包含数字电位器，所述系统包括：水平移动机构、试件和数据采集器；其中，

所述水平移动机构与所述试件连接，用于根据接收到的第一控制指令自动调整所述试件与所述电涡流传感器之间的距离；

所述数字电位器用于根据接收到的第二控制指令自动调节所述电涡流传感器的电阻值；

所述数据采集器与所述电涡流传感器连接，用于采集并发送所述电涡流传感器的模拟信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平移动机构包括伺服电机和伺服电机控制器，所述伺服电机控制器与上位机连接，用于根据所述上位机发送的第一控制指令调整所述试件与所述电涡流传感器之间的距离。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平移动机构包括光栅尺，所述光栅尺用于测量所述试件的移动距离。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电涡流传感器上设置有条码，所述系统还包括条码扫描器，所述条码扫描器用于扫描并发送所述电涡流传感器的条码。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统与上位机双向通信，接收所述上位机发送的所述第一控制指令和所述第二控制指令，并接收所述电涡流传感器的模拟信号，并根据所述模拟信号调整所述第一控制指令和所述第二控制指令，以实现对所述电涡流传感器的标定。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述上位机通过第一USB总线与所述水平移动机构通信连接，所述上位机通过RS485协议与所述数据采集管理器通信连接，所述上位机通过第二USB总线与条码扫描器通信连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括USB转I2C模块，所述USB转I2C模块与所述上位机和所述电涡流传感器的前置器连接，所述上位机通过所述USB转I2C模块向所述数字电位器发送自动调节所述电涡流传感器的电阻值的第二控制指令。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括框架和用于安装所述电涡流传感器的传感器安装机构，所述框架包括安装板，所述水平移动机构、所述试件和所述传感器安装机构均以所述安装板为基准安装。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光栅尺的分辨度不大于0.1μm。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述伺服电机控制器的定位和重复精度小于2μm。