CN111912449A - 一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统，方法包括：通过获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素，确定各影响因素的影响水平，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案，测试完成所有正交试验所需探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度，利用预设算法，确定影响因素中的重要因素，当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。利用正交实验，根据一定的灵敏度，寻找最优的线性度，对探头的制作具有指导性作用。
Description
技术领域
本发明涉及电涡流传感器探头优化技术领域，具体涉及一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统。
背景技术
电涡流传感器作为一种无损、非接触式的位移传感器，具有结构简单、成本低、高可靠性、高灵敏度等特点，而且具有对恶劣环境容忍性高等独特优势，不仅广泛用于各种旋转机械的转子的振动测量，还可以将非位移量，如速度、压力、角度、角速度等机械量转换成电参数进行测量。
电涡流传感器主要由骨架、线圈以及处理电路组成，探头线圈是电涡流传感器的重要组成部分，其几何尺寸与传感器的灵敏度、线性度和测量范围密切相关，是电涡流传感器设计中的关键参数，目前,研究探头线圈对传感器灵敏度及线性度性能的影响大多是改变探头线圈的几何形状,并利用理论公式计算,或是从基本理论公式推导出发进行建模仿真计算,这种模型存在计算量大,增加了探头设计的难度的问题。
发明内容
因此，本发明提供的一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统，克服了现有技术中计算量大、探头设计难度大的缺陷。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，包括：
获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素；
根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，确定各影响因素的影响水平；
根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案；
测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度；
基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素；
当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值；
基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。
在一实施例中，影响因素包括：传感器探头线圈的内外半径、漆包线线径及线圈厚度至少之一。
在一实施例中，所述预设算法为加权算法。
在一实施例中，如果各个探头重要因素的影响水平均不满足预设条件时，重新选择各影响因素的影响水平。
在一实施例中，测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度的步骤，包括：
根据正交试验方案制作所需探头，并安装电涡流传感器，移动侧微头使测试件刚好接触探头，记录所需的电压或电流，按预设距离等距移动侧微头，使测试件远离探头，直到超出预设量程范围，移动过程分别记录各个阶段所需的电压或电流，根据电压或电流的数值变化，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度。
在一实施例中，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，当满足灵敏度要求的探头的数值不变时，在满足线性度要求的探头的预设量程范围内，确定满足线性度要求的最优线性度探头。
在一实施例中，当满足灵敏度要求的探头的线性度数值大于预设数值，确定此时的探头满足线性度要求。
第二方面，本发明实施例提供一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化系统，包括：
因素获取模块，用于获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素；
影响水平确定模块，用于根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度要求，确定各影响因素的影响水平；
正交试验方案确定模块，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案；
正交试验计算模块，用于测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度；
重要因素确定模块，用于基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素；
灵敏度确定模块，用于当探头重要因素的影响水平在满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值；
线性度确定模块，用于基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。
第三方面，本发明实施例提供一种终端，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行本发明实施例第一方面所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统，通过获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素，确定各影响因素的影响水平，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案，测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度，利用预设算法，确定影响因素中的重要因素，当各个探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。利用正交实验，根据一定的灵敏度，寻找最优的线性度，在一个参数范围内，寻找另一个参数的最优解，反映各因素对电涡流传感器探头灵敏度和线性度的直观影响，对探头的制作具有指导性作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法的一个具体示例的安装图；
图3为本发明实施例提供的一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化系统的模块组成图；
图4为本发明实施例提供的一种终端一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供的一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素。
在本发明实施例中，影响因素包括：传感器探头线圈的内外半径、漆包线线径及线圈厚度至少之一，仅以次举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择相应的影响因素，本发明实施例通过优化线圈，对电涡流传感器探头的灵敏度及线性度进行优化。
步骤S2：根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，确定各影响因素的影响水平。
在本发明实施例中，根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，可以选取预设量程范围为0到1.0毫米，灵敏度大于等于10V/mm，线性度小于等于5％，仅以次举例，不以此为限，在实际需求中选择相应的范围；此时，将不在预设灵敏度及线性度的范围内的数值删除，保留剩余数值，剩余数值的区间即为各影响因素的影响水平。
步骤S3：根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案。
在本发明实施例中，正交试验是研究多因素多水平的一种设计方法，根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法，是一种高效率、快速、经济的实验设计方法，本发明实施例根据各影响因素的影响水平，确定正交试验方案。
步骤S4：测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度。
在本发明实施例中，根据正交试验方案制作所需探头，如图2所示的安装电涡流传感器，探头3安装位置与测试工装底板4用螺纹连接，测试过程中固定不动。测试件2随着轴向侧微头1可以上下移动，侧微头1可以在0.01mm精确上下移动，根据实际需求调整相应的精度，安装完成后，移动侧微头1使测试件2刚好接触探头3，记录所需的电压或电流，按预设距离等距移动侧微头1，使测试件2远离探头3，直到超出预设量程范围，移动过程分别记录在测试过程中各个阶段即每次测量的所需的电压或电流，根据电压或电流的数值变化，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度，预设量程范围根据实际需求进行确定，比如，可以选取0到1.0毫米。
步骤S5：基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素。
在本发明实施例中，所述预设算法为加权算法，将各因素的同水平在预设量程范围内的灵敏度进行相加，分别求出各因素各水平结果的平均值，根据这些值分别求出各因素的极差，极差最大的即为影响因素中的重要因素，仅以次举例，不以此为限，在实际应用中选择相应的预设算法查找影响灵敏度的重要因素。
步骤S6：当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值。
在本发明实施例中，当影响探头的灵敏度的重要因素确定后，该因素每一水平在预设量程范围内的灵敏度求和值的大小对应灵敏度的优劣，在重要因素中同一水平中的所有探头都满足灵敏度要求，此时确定满足灵敏度要求的探头数值。
在本发明实施例中，如果各个探头重要因素的影响水平均不满足预设条件时，重新选择各影响因素的影响水平。
步骤S7：基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优灵敏度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。
在本发明实施例中，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，当满足灵敏度要求的探头的数值不变时，在满足线性度要求的探头的预设范围内，确定满足线性度要求的最优线性度探头；当满足灵敏度要求的探头的线性度数值大于预设数值，确定此时的探头满足线性度要求。本发明实施例根据一定的灵敏度，寻找最优的线性度，在一个参数范围内，寻找另一个参数的最优解，反映各因素对电涡流传感器探头灵敏度和线性度的直观影响，对探头的制作具有指导性作用。
本发明实施例中提供的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，通过获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素，确定各影响因素的影响水平，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案，测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度，利用预设算法，确定影响因素中的重要因素，当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。利用正交实验，根据一定的灵敏度，寻找最优的线性度，在一个参数范围内，寻找另一个参数的最优解，直观反映各因素对电涡流传感器探头灵敏度和线性度的影响，对探头的制作具有指导性作用。
实施例2
本发明实施例提供一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化系统，如图3所示，包括：
因素获取模块11，用于获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素；此模块执行实施例1中的步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。
影响水平确定模块12，用于根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，确定各影响因素的影响水平；此模块执行实施例1中的步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。
正交试验方案确定模块13，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案；此模块执行实施例1中的步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。
正交试验计算模块14，用于测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度；此模块执行实施例1中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。
重要因素确定模块15，用于基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素；此模块执行实施例1中的步骤S5所描述的方法，在此不再赘述。
灵敏度确定模块16，用于当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值；此模块执行实施例1中的步骤S6所描述的方法，在此不再赘述。
线性度确定模块17，用于基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素；此模块执行实施例1中的步骤S7所描述的方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化系统，通过获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素，确定各影响因素的影响水平，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案，测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度，利用预设算法，确定影响因素中的重要因素，当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优灵敏度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。利用正交实验，根据一定的灵敏度，寻找最优的线性度，在一个参数范围内，寻找另一个参数的最优解，直观反映各因素对电涡流传感器探头灵敏度和线性度的影响，对探头的制作具有指导性作用。
实施例3
本发明实施例提供一种终端，如图4所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1中的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1中的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheralcomponent interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industrystandard architecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。其中，处理器401可以是中央处理器(英文：centralprocessing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1中电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，包括：
获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素；
根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，确定各影响因素的影响水平；
根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案；
测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度；
基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素；
当探头重要因素的影响水平满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值；
基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。
2.根据权利要求1所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，影响因素包括：传感器探头线圈的内外半径、漆包线线径及线圈厚度至少之一。
3.根据权利要求1所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，所述预设算法为加权算法。
4.根据权利要求1所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，如果各个探头重要因素的影响水平均不满足预设条件时，重新选择各影响因素的影响水平。
5.根据权利要求1所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度的步骤，包括：
根据正交试验方案制作所需探头，并安装电涡流传感器，移动侧微头使测试件刚好接触探头，记录所需的电压或电流，按预设距离等距移动侧微头，使测试件远离探头，直到超出预设量程范围，移动过程分别记录各个阶段所需的电压或电流，根据电压或电流的数值变化，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度。
6.根据权利要求1所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，当满足灵敏度要求的探头的数值不变时，在满足线性度要求的探头的预设量程范围内，确定满足线性度要求的最优线性度探头。
7.根据权利要求6所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法，其特征在于，当满足灵敏度要求的探头的线性度数值大于预设数值，确定此时的探头满足线性度要求。
8.一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化系统，其特征在于，包括：
因素获取模块，用于获取影响电涡流传感器探头灵敏度及线性度的多个影响因素；
影响水平确定模块，用于根据电涡流传感器预设量程范围内灵敏度及线性度的要求，确定各影响因素的影响水平；
正交试验方案确定模块，根据正交试验及各影响因素的影响水平，确定正交试验方案；
正交试验计算模块，用于测试完成所有正交试验所需的探头后，计算各个探头在预设量程范围内的灵敏度和线性度；
重要因素确定模块，用于基于各个探头在预设量程范围内的灵敏度利用预设算法，确定影响因素中的重要因素；
灵敏度确定模块，用于当探头重要因素的影响水平在满足预设条件时，确定满足灵敏度要求的探头数值；
线性度确定模块，用于基于满足灵敏度要求的探头数值、其它影响因素，确定满足线性度要求的最优线性度探头，所述其它影响因素为除了重要因素以外的影响因素。
9.一种终端，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7任一所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一所述的电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法。
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| CN202010956258.4A Pending CN111912449A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种电涡流传感器探头灵敏度及线性度优化方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111912449A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875007A (en) * | 1988-02-17 | 1989-10-17 | The Indikon Company, Inc. | Eddy current proximity system |
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-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010956258.4A patent/CN111912449A/zh active Pending
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| Title |
|---|
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