CN110926507A - 一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置，包括：交流电源、通电线圈、感应线圈、电压测量设备，其中：交流电源与通电线圈相连，为通电线圈提供变化的电流；通电线圈，安装于相对待测设备固定的位置，通过变化电流产生感应磁场；感应线圈，固定于待测设备，与通电线圈按预设位置安装，使感应线圈的感应电压为零；电压测量设备，与感应线圈连接，接收感应线圈产生的感应电压，将偏转和位移信号转换成电压信号。本发明将通电线圈和感应线圈按预设位置安装，使感应线圈不产生感应电压，当待测设备发生偏转或位移时，感应线圈产生感应电压，将待测设备偏转和位移信号转换成电压信号，能对微小位移进行监测，结构简单，成本较低。

Description

一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法

技术领域

本发明涉及设备位移监测领域，特别是一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法。

背景技术

很多时候，为了保证某个设备的正常工作，其安装位置必须固定。比如汽车的毫米波雷达，毫米波雷达能同时测量障碍物距离和角度，通过障碍物距离和角度来判断障碍物是在本车道还是相邻车道，防止汽车与障碍物发生碰撞。然而，车辆经过一段时间使用，毫米波雷达可能因为安装不牢固或者受到碰撞产生位移，也有可能毫米波雷达固定的部件(如前保险杠)发生碰撞，导致毫米波雷达相对整车出现位移，导致测量障碍物的位置和角度出现错误，可能把本车道的障碍物判定为在相邻车道而出现碰撞，造成交通事故。

现有的用于监测设备偏转和位移的装置，有激光和超声波等利用发射时间和反射时间差来确定设备偏转和位移，这种方法虽然可以监控设备偏转和位移，但是激光和超声波设备结构复杂，设备成本高昂，并且对于一些微小的位移，检测精度不高，并且激光设备和产生波设备对环境要求较高，一些恶劣环境比如空气中颗粒粉尘较大时，会对结果造成影响。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，包括：交流电源、通电线圈、感应线圈、电压测量设备、报警设备，其中：

交流电源，与通电线圈相连，为通电线圈提供变化的电流；

通电线圈，安装于相对待测设备固定的位置，与交流电源相连，通过变化电流产生感应磁场；

感应线圈，固定于待测设备，与通电线圈按预设位置安装，所述预设位置能使感应线圈的感应电压为零；

电压测量设备，与感应线圈连接，当待测设备发生偏转或位移时，接收感应线圈产生的感应电压，将偏转和位移信号转换成电压信号。

优选的，所述预设位置为感应线圈所在平面垂直于通电线圈，感应线圈的一对边与通电线圈的一对边平行且感应线圈这一对边在通电线圈平面上的垂直投影位于通电线圈的中间。

优选的，通电线圈，固定于待测设备，与交流电源相连，通过变化电流产生感应磁场；

感应线圈，安装于相对待测设备固定的位置，与通电线圈按预设位置安装，所述预设位置能使感应线圈的感应电压为零。

优选的，所述交流电源为高频正弦交流电源。

优选的，所述通电线圈为矩形或圆形或其他中心对称形状。

优选的，所述的监测设备偏转和位移的装置，还包括安装在电压测量设备上的滤波器，用于过滤掉其他干扰电压。

优选的，所述的监测设备偏转和位移的装置，还包括安装在电压测量设备上的电压放大器，用于放大感应电压。

优选的，所述的监测设备偏转和位移的装置，还包括报警设备，报警设备与电压测量设备相连，将待测设备偏移和位移信息发送给客户。

优选的，所述高频正弦交流电源输出的电流两个周期之间间隔特定的时间。

本发明还公开了一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的方法，其特征在于，包括：

S1：感应线圈安装于待测设备，通电线圈安装于相对待测设备固定的位置；

S2：交流电源给通电线圈通电，产生磁场；

S3：感应线圈安装于通电线圈预设位置，使感应线圈的感应电压为零；

S4：电压测量设备与感应线圈连接，获取感应电压信号；

S5：当待测设备发送移动或偏转时，感应线圈产生感应电压；

S6：电压测量设备接收感应电压，将偏转和位移信号转换成感应电压信号。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明提供的这种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法，将感应线圈安装于待测设备，将通电线圈安装于相对待测设备固定位置，通过将感应线圈与通电线圈按预设位置安装，使通电线圈产生的磁场在感应线圈所在平面处垂直于感应线圈方向的分量互相抵消，感应线圈的感应电压为零，当待测设备发生偏转和位移时，感应线圈位置随之发生偏转和位移，此时通电线圈产生的变化磁场会在感应线圈上产生变化的磁通量，感应线圈产生感应电压，利用电压测量设备对感应线圈电压进行监测，将偏转和位移信号转换成电压信号。本发明仅需将感应线圈安装在待测设备，将通电线圈安装于相对待测设备固定位置，结构简单，并且使用的通电线圈、感应线圈、电压测量设备相对于激光和产生波设备，成本较低，在一些恶劣环境中，如空气中粉尘等电磁波不受到干扰，监测效果较好。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例一中，一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置结构示意图；

图2为本发明实施例一中，当待测设备发生偏转时结构图示意图；

图3为本发明实施例一中，当待测设备发生位移时结构图示意图；

图4为本发明实施例一中，交流电源提供的电流波形图。

图5为本发明实施例一中，一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中存在的对微小位移监测成本较高、精度较低的问题，本发明实施例提供一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置，包括：交流电源1、通电线圈2、感应线圈3、电压测量设备4，其中：

交流电源1，与通电线圈2相连，为通电线圈2提供变化的电流；如图1，交流电源1连接在通电线圈2的ABCD中的AB之间，可以理解的，直流电源产生稳定的电流，稳定的电流产生稳定的磁场，交流电源1产生变化的电流，变化的电流产生变化的磁场。

在本实施例中，由于感应线圈3安装在待测设备上，当待测设备发生偏转或位移时，感应线圈3不会发生连续移动，因此，只有变化的磁场才能产生感应电压，因此，本实施例选用交流电源1，通过交流电源1产生变化的电流，通过变化的电流产生变化的磁场。

通电线圈2，安装于固定位置，与交流电源1相连，通过变化电流产生变化的磁场；如图1，通电线圈2为ABCD所示,通电线圈2为导线一圈圈绕起来组成，当通电线圈2接通交流电源1后，会产生与交流电源1频率相同的电流，从而产生对应的磁场。

本实施例中，通电线圈2安装于相对待测设备固定的位置，可以理解的，当交流电源1频率和通电线圈2位置都确定以后，通电线圈2产生的磁场也就确定。优选的，通电线圈2形状为长方形或圆形或其他中心对称图形，如图1，当通电线圈2为此矩形ABCD时，通电线圈2的AB和CD边电流产生磁场，磁场的磁感应线在垂直于C1D1E1F1平面感应的分量互相抵消，AD与BC边产生的磁场平行于C1D1E1F1平面，使C1D1E1F1平面在此处的磁通量总是为零。

感应线圈3，安装于待测设备，与通电线圈2按预设位置固定，所述预设位置使感应线圈3的感应电压为零；在一些优选实施例中，所述预设位置为感应线圈3所在平面垂直于通电线圈2，感应线圈3的一对边与通电线圈2的一对边平行且感应线圈3这一对边在通电线圈2平面上的垂直投影位于通电线圈2的中间。

如图1，在本实施例中，感应线圈3如C1D1E1F1所示，感应线圈3与通电线圈2垂直，并且感应线圈3安装在通电线圈2中点C1D1处，由图1可知，当通电线圈2接通交流电源1时，通电线圈2的AB和CD边产生的磁场在感应线圈3所在平面处垂直于感应线圈方向的分量互相抵消，AD与BC边产生的磁场平行于感应线圈，使感应线圈在此处的磁通量总是为零，无法产生感应电压。

电压测量设备4，与感应线圈3连接，当待测设备发生偏转或位移时，接收感应线圈3产生的感应电压，将偏转和位移信号转换成电压信号。如图1，当待测设备未发生偏转和位移时，感应线圈3位置不发生改变，此时，感应线圈3处的磁通量为零，感应电压为零，电压测量设备4检测不到电压信号，此时待测设备并未发生偏转和位移。

下面结合图2和图3来具体说明本实施例在待测设备发生偏转和位移时，本设备工作过程，如图2，例如当待测设备为汽车毫米波雷达时，将通电线圈2安装在车架或者防撞钢梁等其他相对整车固定的位置，感应线圈3安装在汽车毫米雷达，通电线圈2与感应线圈3均取矩形，感应线圈3所在平面垂直于通电线圈2，感应线圈3的一对边与通电线圈2的一对边平行且感应线圈3这一对边在通电线圈2平面上的垂直投影位于通电线圈2的中间，电压测量设备4与感应线圈3连接，接收感应电压信号。

如图2，当汽车毫米波雷达位置发生偏转，安装在汽车毫米雷达上的感应线圈3随之发生偏转。例如C1D1E1F1向AB边偏转成为C1D1E2F2时，感应线圈3离AB距离更近，此时，AB处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变大，CD处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变小，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，AD和BC边电流产生的磁场也将在感应线圈中产生变化的磁通量，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，感应线圈3产生感应电压。电压测量设备4接收感应电压信号，通过感应电压信号，得知汽车毫米波雷达偏转方向，达到监测汽车毫米波雷达偏转目的。

如图3，当汽车毫米雷达位置发生位移，安装在汽车毫米雷达上的感应线圈3随之发生位移。例如C1D1E1F1向CD边位移成为C2D2E2F2时，感应线圈3离CD距离更近，CD处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变大，AB处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变小，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，感应线圈3产生感应电压，电压测量设备4获取感应电压，通过电压测量设备4获取的感应电压，得知汽车毫米波雷达位移方向，达到监测汽车毫米波雷达偏转目的。

可以理解的，如图3，当汽车毫米雷达同时发生偏转和位移，安装在汽车毫米雷达上的感应线圈3随之发生偏转和位移，例如，C1D1E1F1向CD边偏转位移成为C2D2E3F3时，可以理解的，感应线圈3离CD边距离更近，CD处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变大，AB处磁场在垂直于感应线圈方向的分量变小，AD和BC边电流产生的磁场也将在感应线圈中产生变化的磁通量，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，感应线圈3产生感应电压。电压测量设备4获取感应电压，通过电压测量设备4获取的感应电压，得知汽车毫米波雷达位移方向，达到监测汽车毫米波雷达偏转和位移的目的。

优选的，通电线圈2和感应线圈3可以互换位置，通电线圈，固定于待测设备，与交流电源相连，通过变化电流产生感应磁场；感应线圈，安装于相对待测设备固定的位置，与通电线圈按预设位置安装，所述预设位置能使感应线圈的感应电压为零。可以理解的，当通电线圈2和感应线圈3可以互换位置后，待测设备发生偏转和位移，此时，通电线圈2随之发生偏转和位移，通电线圈2磁场随之发生改变，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，感应线圈3产生感应电压，电压测量设备4获取感应电压，得到待测设备发生偏转和位移信息。

优选的，本实施例还可以在电压测量设备4上安装滤波器，可以理解的，当待测设备并未发生偏转和位移，而感应线圈3附近有其他电磁干扰时，感应线圈3仍有可能产生感应电压，使电压测量设备4产生电压信号，造成对装置偏转和位移错误判断，影响装置准确率。因此，在电压测量设备4上安装与交流电源1频率相同的滤波器，只允许和交流电流电源1频率相同电压通过，防止感应线圈3周围其他频率电磁干扰，提高本发明对设备偏转和位移监测准确率。

优选的，本实施例还能将交流电源1产生的电流做有特定规律的变化，如图4，交流电源1产生的电流在间隔特定的时间就产生一段时间的正弦电流。当电压测量设备4上安装滤波器后，虽然电压测量设备4只能通过交流电源频率电压，但是感应线圈3周围仍然有可能有与电源频率相同的同频干扰，因此，采用图4所示交流电流后，能排除与电源频率相同的同频干扰，提高装置监测准确率。

优选的，本实施例还包括与电压测量设备4连接的报警设备，当电压测量设备获取到设备位移和偏转信号后，通过报警设备提醒用户处理设备位移和偏转问题，达到实时预警作用。

本监测设备偏转和位移装置的工作流程如图5所示，具体包括：

S1：感应线圈安装于待测设备，通电线圈安装于待测设备相对固定位置；

S2：交流电源给通电线圈通电，产生磁场；

S3：感应线圈安装于通电线圈预设位置，使感应线圈的感应电压为零；

S4：电压测量设备与感应线圈连接，获取感应电压信号；

S5：当待测设备发送移动或偏转时，感应线圈产生感应电压；

S6：电压测量设备接收感应电压，将偏转和位移信号转换成感应电压信号。

本发明提供的这种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置和方法，将感应线圈2安装于待测设备，将通电线圈3安装于相对待测设备固定位置，通过将感应线圈2与通电线圈3按预设位置安装，使通电线圈2在感应线圈3位置磁通量为零，感应线圈3的感应电压为零，当待测设备发生偏转和位移时，感应线圈3位置随之发生偏转和位移，通电线圈2在感应线圈3磁通量为零的平衡被打破，感应线圈3产生感应电压，利用电压测量设备对感应线圈电压进行监测，将偏转和位移信号转换成电压信号，达到监测设备偏转和位移目的。本发明仅需将感应线圈安装在待测设备，将通电线圈安装于待测设备相对固定位置，通过通电线圈在感应线圈磁通量变化，达到监测设备偏转和位移目的。本发明结构简单，并且使用的通电线圈、感应线圈、电压测量设备相对于激光和产生波设备，成本较低，在一些恶劣环境中，如空气中粉尘等电磁波不受到干扰，监测效果较好。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，包括：交流电源、通电线圈、感应线圈、电压测量设备、报警设备，其中：

交流电源，与通电线圈相连，为通电线圈提供变化的电流；

通电线圈，安装于相对待测设备固定的位置，与交流电源相连，通过变化电流产生感应磁场；

感应线圈，固定于待测设备，与通电线圈按预设位置安装，所述预设位置能使感应线圈的感应电压为零；

电压测量设备，与感应线圈连接，当待测设备发生偏转或位移时，接收感应线圈产生的感应电压，将偏转和位移信号转换成电压信号。

2.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，所述预设位置为感应线圈所在平面垂直于通电线圈，感应线圈的一对边与通电线圈的一对边平行且感应线圈这一对边在通电线圈平面上的垂直投影位于通电线圈的中间。

3.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，通电线圈，固定于待测设备，与交流电源相连，通过变化电流产生感应磁场；

感应线圈，安装于相对待测设备固定的位置，与通电线圈按预设位置安装，所述预设位置能使感应线圈的感应电压为零。

4.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，所述交流电源为正弦交流电源。

5.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，所述通电线圈为矩形或圆形或其他中心对称形状。

6.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，还包括安装在电压测量设备上的滤波器，用于过滤掉其他干扰电压。

7.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，还包括安装在电压测量设备上的电压放大器，用于放大感应电压。

8.如权利要求1所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，还包括报警设备，报警设备与电压测量设备相连，将待测设备偏移和位移信息发送给客户。

9.如权利要求4所述的监测设备偏转和位移的装置，其特征在于，所述高频正弦交流电源输出的电流两个周期之间间隔特定的时间。

10.一种基于电磁感应监测设备偏转和位移的方法，其特征在于，包括：

S1：感应线圈安装于待测设备，通电线圈安装于相对待测设备固定位置；

S2：交流电源给通电线圈通电，产生磁场；

S3：感应线圈安装于通电线圈预设位置，使感应线圈的感应电压为零；

S4：电压测量设备与感应线圈连接，获取感应电压信号；

S5：当待测设备发送移动或偏转时，感应线圈产生感应电压；

S6：电压测量设备接收感应电压，将偏转和位移信号转换成感应电压信号。

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