CN113074768A - 电涡流传感器动静态连续校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了电涡流传感器动静态连续校准方法，主要用于在同一状态下连续完成待测传感器的静态参数和动态参数的检定，本方法通过将各规格的传待测传感器安装在同一可移动的夹具上，通过伺服电机或静缩式位置检测传感器检测传感器的位置参数，通过数据采集处理系统收集待测传感器在待测位置点处的电压值，从而计算出各项静态参数；通过振动电机内部的动态测量标准传感器检测的金属检测板的振动幅值，通过数据采集处理系统收集待测传感器在金属检测板振动时的电压变化值，从而计算出各项动态参数。

Description

电涡流传感器动静态连续校准方法

技术领域

本发明涉及电涡流传感器校准方法，尤其涉及电涡流传感器动静态连续校准方法。

背景技术

电涡流传感器采用的是感应电涡流原理，当带有高频电流的线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、线圈的几何形状、几何尺寸，电流频率等参数有关。通过电路可将被测金属相对于传感器探头之间的距离变化转换成电压或电流变化。电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量的。

现有技术中针对静态指标的测量设备及方法有：将电涡流传感器安装在位移静校器上后，以电涡流传感器每10％的量程为1个测量点，调节电涡流传感器端面到金属物体之间的距离，每次距离调节通过螺旋测微仪测量，在整个测量范围内，包括上、下限值(零点位置，和最大量程位置)共测11个点，顺序在各个测量点测量传感器的输出值Ui和传感器的移动距离Li，i＝1、2、3......11，电涡流传感器通过导线与直流数字电压表连接，直流数字电压表读出每个测量点处的Ui值，以上、下两个行程为一个测量循环，一共测三个循环，将测量值代入静态指标的计算公式中从而测得静态指标。

在检定中要用适合的支架将传感器固定在标准振动台台面垂直方向上的合适位置，并确保支架及传感器非活动部分与振动台台体之间不产生相对运动，对于测量中不用支架固定，可直接安装在被测振动体上的传感器，在检定中应将被检传感器刚性的安装在标准振动台台面上。用标准加速度计监控振动台，在被检传感器的动态范围内，选取某一实用的频率[值推荐(204080160Hz]和某一指定的位移值[值推荐(0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0mm]进行检定，其被检传感器的电压输出值与振动台的位移值之比为该传感器的动态参考灵敏度。

本发明针对电涡流传感器的定型鉴定、样机试验、首次检定、后续使用过程中的定期校准检定等，通常需要进行静态指标检定和动态指标检定，对于某些多规程的传感器或某些特殊定制的传感器，客户对于检定效率和其检定范围提出了更高的要求。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，为了提高电涡流传感器的检定效率与数据采集的准确性，提出了电涡流传感器动静态连续校准方法。

用于连续完成多规格电涡流传感器的动态参数与静态参数检定，该方法包括如下步骤：

步骤一：将与数据采集处理系统通过信号线连接的待测传感器互为平行的固定在沿着待测传感器长度方向移动的夹具上，夹具安装在具有滑轨的滑台上，在待测传感器的感应端设置垂直于夹具移动方向的金属检测板；金属检测板相对于待测传感器固定设置，为了实现一体化动静参数检定，本发明中，将金属检测板固定于振动电机前端的振动模组上，在进行静态参数检定时，振动模组保持不动。

步骤二：根据待测传感器的量程，计算出静态检定时，待测传感器距离金属检测板的所有待测位置点；任一待测传感器需要至少采集11个位置点的数据，包括：待测传感器的上、下限值和每10％量程的位置点，对于不同规格的待测传感器，他们之间可能具有互相重叠的检测点位，因此，在该点位处需要同时采集至少两个不同规格待测传感器的数据。

步骤三：移动待测传感器，使待测传感器与金属检测板按照远离或靠近的方式，经过步骤二所计算得出的所有待测位置点；以步骤二计算出的所有位置点中最小值为起点，推动待测传感器相对于金属检测板向最大值方向移动；或以步骤二计算出的所有位置点中最大值为起点，推动待测传感器相对于金属检测板向最小值方向移动。

步骤四：通过数据采集处理系统采集任一待测传感器在其量程范围内的各待测位置点的输出值Ui和位移值Li，并计算出待测传感器的静态参数值；

步骤五：调整待测传感器与金属检测板的间距，使金属检测板靠近待测传感器的平面位于量程最小的待测传感器的检测范围内；

步骤六：驱动金属检测板按固定的频率往复振动，振幅不能超过量程最小的待测传感器的检测范围；

步骤七：通过数据采集处理系统采集待测传感器的输出值Uj和金属检测板的位移值Dj，并计算出待测传感器的动态参数值。

进一步地，夹具上还可以固定着静缩式位置检测传感器，静缩式位置检测传感器通过信号线与数据采集处理系统连接。

进一步地，步骤四中的位移值Li由静缩式位置检测传感器提供。

进一步地，为了提高检定时待测传感器的位移精度，在使用静缩式位置检测传感器检测位移值Li的基础上，使用更加精确的机械传动装置实施并反馈位移值Li，需要将夹具与丝杆的移动端固定连接，丝杆输入端连接着伺服电机，伺服电机驱动夹具在待测传感器长度方向进行移动，伺服电机通过信号线与数据采集处理系统连接。

进一步地，步骤四中的位移值Li由伺服电机提供，伺服电机通过编码器将自己转动的角度和圈数反馈至数据采集处理系统，结合丝杆的导程，可以计算出位移值Li。

进一步地，实施所述步骤四时，需要至少采集待测传感器相对于金属检测板做一个往复运动周期内各待测位置点的输出值Ui和位移值Li。

进一步地，实施所述步骤六时，金属检测板的固定于振动电机一端的振动模组上，振动模组带动金属检测板进行往复振动。

进一步地，振动电机内设有用于监测振动模组的振动频率与振动位移值的动态测量标准传感器，动态测量标准传感器通过信号线与数据采集处理系统连接，振动位移值等效于金属检测板的位移值Dj。

进一步地，实施所述步骤五时，待测传感器与金属检测板的间距保证待测传感器达到间隙电压，数据采集处理系统的通过信号线感应的电压范围为-10V至10V，间隙电压优选为-10V。

本发明的技术效果在于：电涡流传感器动静态连续校准方法实现多量程、多数量待测传感器在同时完成动静态参数检定，数据采集处理系统在检定过程中及时完成数据的采集与处理，快速通过采集的输出值Ui、位移值Li、输出值Uj和位移值Dj计算出灵敏度、幅值线性度、回程误差、幅值重复性、零值误差、参考灵敏度、频率响应、幅值线性度，节约人工处理数据所耗费的时间。

检定静态参数时，本方法使用静缩式位置检测传感器或伺服电机检测或反馈位移值，检定动态参数时，将用于监测金属检测板的位移值Dj的动态测量标准传感器安装在振动电机内，保证位移值Li、位移值Dj准确无误。

附图说明

图1是本发明中使用伺服电机反馈位移值Li的检定装置的轴测图；

图2是本发明中静态参数检定的示意图；

图3是本发明中动态参数检定的示意图；

图4是本发明中仅使用静缩式位置检测传感器反馈位移值Li的检定装置的轴测图；

图中，1.振动电机，2.金属检测板，3.夹具，4.滑台，5.待测传感器，6.静缩式位置检测传感器，7.数据采集处理系统，41.移动端，42.移动端，43.伺服电机，44.丝杆，11.振动模组，12.动态测量标准传感器。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本发明的实施方式进行具体说明。

实施例1

图1至图3示意了四个待测传感器同时检定的步骤如下：

步骤一：将与数据采集处理系统7通过信号线同时连接四个待测传感器5，待测传感器5互为平行的固定在夹具3上，夹具3安装在具有滑轨42的滑台4上，夹具3可以沿着滑轨42的方向移动，在待测传感器5的感应端设置垂直于夹具3移动方向的金属检测板2，金属检测板2的范围应至少覆盖四个待测传感器5；

步骤二：四个待测传感器5的量程分别为5mm、10mm、10mm、15mm，根据JJG644-2003上单个传感器静态检定的位置点选取原则，计算待测传感器5距离金属检测板2的所有待测位置点：0，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，6，7，8，9，10，12，14，16，18，20；共计21个点位，其中1，3，5为5mm、10mm规格的待测传感器的重叠的位置点；其中6，8，10为10mm、15mm规格待测传感器的重叠的位置点，其中0，2，4为5mm、10mm、15mm三种规格待测传感器的重叠的位置点；

步骤三:以0点或者20为起点，移动待测传感器5，使待测传感器5与金属检测板2按照远离或靠近的方式，经过步骤二所计算得出的所有待测位置点；

步骤四：通过数据采集处理系统7采集任一待测传感器5在其量程范围内的各待测位置点的输出值Ui和位移值Li，并计算出待测传感器5的静态参数值；

步骤五：通过伺服电机1带动夹具3，调整待测传感器5与金属检测板2的间距，使金属检测板2靠近待测传感器5的平面位于0mm至5mm的检测范围内,待测传感器5的感应端距离金属检测板最小为0.1mm。

步骤六：使用振动电机1的振动模组11驱动金属检测板2按固定的频率往复振动，振动频率优先选取某一实用的频率20Hz，40Hz，80Hz，160Hz中的一种，振幅优先选取0.1mm，0.2mm，0.5mm，1.0mm，2.0mm，5.0mm中的一种，由于本实施例中最小规格的待测传感器量程为5mm，不能选择振幅为5.0mm进行检定，否则超过最小规格的待测传感器的检测范围；

步骤七：通过数据采集处理系统7采集待测传感器5的输出值Uj和振动电机1内动态测量标准传感器12的位移值Dj，并计算出待测传感器5的动态参数值。

实施例2

图4示意了在实施步骤一至步骤四时，可以仅使用与待测传感器5共同安装在夹具3上的静缩式位置检测传感器6检测位移值Li，并反馈至数据采集处理系统7进行计算。

工作原理：将待测传感器5安装在夹具3，夹具3可以沿着滑轨42往复移动，金属检测板2固定设置于待测传感器5感应端方向，垂直于夹具3移动方向，在检定静态参数时，金属检测板2可以单独固定，也可以固定在未启动的振动电机1前端的振动模组11上；

计算出静态检定所需要的一组待测位置点，将待检测传感器5移动至一组待测位置点中的其中一个端点值，然后继续向另一个端点值移动待检测传感器5，数据采集处理系统7采集每个待测位置点对应的待测传感器5的输出值Ui，数据采集处理系统7通过伺服电机43或静缩式位置检测传感器6采集位移值Li，经过计算后的得出静态参数值；

调整待测传感器5与金属检测板2的间距，使金属检测板2靠近待测传感器5的平面位于量程最小的待测传感器5的检测范围内，保证待测传感器5与金属检测板2的间距不能小于0.1mm，根据JJG-2003或客户的要求选取适当的振动频率和振幅，启动振动电机，振动频率应与待测传感器应用场合一致或近似，振幅不能超过最小规格待测传感器的检测范围；

数据采集处理系统7内部的动态测量标准传感器12能够检测振动模组11的振动频率和振幅，待测传感器5在金属检测板振动时的输出值Uj反馈至数据采集处理系统7，振幅通过信号线做为位移值Dj反馈至数据采集处理系统7，经过计算后得出动态参数值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.电涡流传感器动静态连续校准方法，用于连续完成多规格电涡流传感器的动态参数与静态参数检定，该方法包括如下步骤：

步骤一：将与数据采集处理系统(7)通过信号线连接的待测传感器(5)互为平行的固定在沿着待测传感器(5)长度方向移动的夹具(3)上，夹具(3)安装在具有滑轨(42)的滑台(4)上，在待测传感器(5)的感应端设置垂直于夹具(3)移动方向的金属检测板(2)；

步骤二：根据待测传感器(5)的量程，计算出静态检定时，待测传感器(5)距离金属检测板(2)的所有待测位置点；

步骤三：移动待测传感器(5)，使待测传感器(5)与金属检测板(2)按照远离或靠近的方式，经过步骤二所计算得出的所有待测位置点；

步骤四：通过数据采集处理系统(7)采集任一待测传感器(5)在其量程范围内的各待测位置点的输出值Ui和位移值Li，并计算出待测传感器(5)的静态参数值；

步骤五：调整待测传感器(5)与金属检测板(2)的间距，使金属检测板(2)靠近待测传感器(5)的平面位于量程最小的待测传感器(5)的检测范围内；

步骤六：驱动金属检测板(2)按固定的频率往复振动，振幅不能超过量程最小的待测传感器(5)的检测范围；

步骤七：通过数据采集处理系统(7)采集待测传感器(5)的输出值Uj和金属检测板(2)的位移值Dj，并计算出待测传感器(5)的动态参数值。

2.根据权利要求1所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，所述夹具(3)上还固定着静缩式位置检测传感器(6)，静缩式位置检测传感器(6)通过信号线与数据采集处理系统(7)连接。

3.根据权利要求2所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，所属步骤四中的位移值Li由静缩式位置检测传感器(6)提供。

4.根据权利要求2所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，所述夹具(3)与丝杆(44)的移动端(41)固定连接，丝杆(44)输入端连接着伺服电机(43)，伺服电机(43)驱动夹具(3)在待测传感器(5)长度方向进行移动，伺服电机(43)通过信号线与数据采集处理系统(7)连接。

5.根据权利要求4所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，所属步骤四中的位移值Li由伺服电机(43)提供。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，实施所述步骤四时，需要至少采集待测传感器(5)相对于金属检测板(2)做一个往复运动周期内各待测位置点的输出值Ui和位移值Li。

7.根据权利要求1所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，实施所述步骤六时，金属检测板(2)的固定于振动电机(1)一端的振动模组(11)上。

8.根据权利要求7所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，所述振动电机(1)内设有用于监测振动模组(11)的振动频率与振动位移值的动态测量标准传感器(12)，动态测量标准传感器(12)通过信号线与数据采集处理系统(7)连接，振动位移值等效于金属检测板(2)的位移值Dj。

9.根据权利要求1所述的电涡流传感器动静态连续校准方法，其特征在于，实施所述步骤五时，待测传感器(5)与金属检测板(2)的间距保证待测传感器(5)达到间隙电压。

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