CN114353852A - 一种电磁传感器的自检方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电磁传感器的自检方法及其装置，所述电磁传感器的自检方法包括以下步骤，S1，确定待自检的电磁传感器(1)；S2，由数据处理终端(4)向控制器(3)发起自检请求；S3，所述电磁传感器(1)接收所述线圈(2)产生的磁场信号并进一步转换为电信号并通过传输电缆(5)输出至数据处理终端(4)；S4，数据处理终端(4)将所述数据处理结果与控制器发出的已知信号相对比，判断所述电磁传感器(1)是否异常。本发明能够在实现电磁传感器功能及性能检测时，不需要增加额外的设备，便能实现对多轴电磁传感器、分布式电磁传感器、位于密封空间的电磁传感器等的功能及性能实现高效、便捷的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种自检方法，具体的是涉及一种电磁传感器的自检方法，主要是用于对电磁传感器功能及性能进行自检，尤其是用于完成多轴电磁传感器、分布式电磁传感器、位于密封空间的电磁传感器等的功能及性能实现高效、便捷的检测，属于电磁传感器技术领域。
背景技术
一般来说，当前使用的电磁传感器检测方式，主要是将电磁传感器放置于特定场源产生的电磁场中，对电磁传感器进行检测。但是采用该传统的自检方法主要存在以下问题：(1)对于多轴电磁传感器，需要检测多次，因此，检测效率低；(2)每次进行电磁传感器自检时，都需要调整电磁传感器与场源的相对位置，因此，检测过程复杂、麻烦；(3)电磁传感器自检时，需外部磁场场源，因此，无法检测安装于密闭空间及位于远程的电磁传感器，同时对分布式电磁传感器的检测效率低。
因此，一种实用性较强的电磁传感器自检方法是解决上述技术问题的关键所在。
发明内容
针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种能够在实现电磁传感器功能及性能检测时，不需要增加额外的设备，便能实现对多轴电磁传感器、分布式电磁传感器、位于密封空间的电磁传感器等的功能及性能实现高效、便捷的检测。
为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种电磁传感器的自检方法是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：
一种电磁传感器的自检方法，所述电磁传感器的自检方法包括以下步骤：
S1，确定待自检的电磁传感器(1)，预先在待自检的电磁传感器(1)上设置或集成设计有一个或多个确定匝数的线圈(2)；
S2，由数据处理终端(4)向控制器(3)发起自检请求，所述控制器(3)产生并发送频率、幅度已知的自检信号至所述线圈(2)，所述自检信号使所述线圈(2)上产生电流信号以及在所述线圈(2)附近产生相对应的磁场信号；
S3，所述电磁传感器(1)接收所述线圈(2)产生的磁场信号并进一步转换为电信号并通过传输电缆(5)输出至数据处理终端(4)，进行频率、幅度等参数估计，生成数据处理结果；
S4，数据处理终端(4)将所述数据处理结果与控制器发出的已知信号相对比，判断所述电磁传感器(1)是否异常。
优选的，所述S1中，电磁传感器(1)为搜索线圈、磁通门电磁传感器、霍尔电磁传感器以及磁阻型电磁传感器。
优选的，当给线圈(2)供特定频率及幅度的电流信号时，为所述线圈建立坐标系，所述线圈在坐标系中P点产生的磁场可以表示为以下公式：
该公式中：
Bx、By、Bz：分别为X、Y、Z方向磁场强度，单位：特斯拉；
μ0：真空磁导率；
n：线圈匝数；
I：线圈中电流,单位：安培；
S：线圈面积，单位：平方米；
R：线圈半径，单位：米；
R：P点至坐标原点O的距离，单位：米；
φ：OP与OZ的夹角；
θ：P’为P点在XOY平面上的投影点，OP’与OX的夹角定义为θ；
首先假定所述线圈(2)匝数n为1，线圈(2)半径R为与电磁传感器(1)结构相匹配的尺寸，根据公式计算电流I为1安培时的Bx、By、Bz磁场强度值，根据电磁传感器(1)的量程，增加线圈(2)的匝数或增减电流I。
优选的，所述S2中，所述磁场信号主要参数包括频率和幅度，频率由控制器(3)设定，幅度根据所述线圈在坐标系中P点产生的磁场公式得出。
优选的，所述数据处理终端(4)通过传输电缆(5)接收电磁传感器(1)的信号，将所述信号通过傅里叶变换可得到信号频率和幅度。
更优选的，所述S3中，根据所述磁场频率和幅度相对比，可知所述电磁传感器(1)是否异常。
还更优选的，一种电磁传感器的自检装置，所述自检装置包括控制器(3)和数据处理终端(4)以及存储在控制器(3)上并可在控制器(3)上运行的电磁传感器的自检程序，所述自检装置的自检程序被包含的处理器执行时实现如权利要求1～5所述的电磁传感器的自检方法的步骤。
更优选的，所述电磁传感器(1)与线圈(2)之间为分体结构，分体结构为所述线圈(2)缠绕或是直接放置于所述电磁传感器(1)上。
还更优选的，所述电磁传感器(1)与线圈(2)之间为连体结构，连体结构为所述线圈(2)与所述电磁传感器(1)之间为一体成型结构。
优先的，所述数据处理终端(4)连接控制器(3)的输入端和电磁传感器(1)的输出端，控制器(3)的输出端连接所述线圈(2)，数据处理终端(4)实时显示电磁传感器(1)所接收到的磁场信息，通过数据处理终端(4)所显示的数据完成电磁传感器(1)自检功能的判断。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
1、本发明提出的电磁传感器自检方法简单实用，操作方便，省时高效，能有效的解决传统电磁传感器检测所存在的问题；
2、本发明的电磁传感器自检方法，在实现电磁传感器功能及性能检测时，不需要增加额外的设备，便能实现对多轴电磁传感器、分布式电磁传感器、位于密封空间的电磁传感器等的功能及性能实现高效、便捷的检测；
3、本发明的对于多轴电磁传感器，只需检测一次，因此，检测效率高；
4、本发明每次进行电磁传感器自检时，都不需要调整电磁传感器与场源的相对位置，因此，检测过程简单、容易；
5、本发明的电磁传感器自检时，不需外部磁场场源，可以检测安装于密闭空间及位于远程的电磁传感器，同时对分布式电磁传感器的检测效率低。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的电磁传感器自检方法原理结构示意图；
图2是本发明的带电线圈与场点空间坐标示意图；
图3是本发明的电磁传感器与线圈相对位置示意图；
图4是本发明的电磁传感器自检流程示意图；
图5是本发明的分布式电磁传感器自检原理示意图；
其中，图中标号：1—电磁传感器，2—线圈,3—控制器,4—数据处理终端,5—传输电缆。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如说明书附图所示的一种电磁传感器的自检方法，所述电磁传感器的自检方法包括以下步骤：
S1，确定待自检的电磁传感器1，预先在待自检的电磁传感器1上设置或集成设计有一个或多个确定匝数的线圈2；
S2，由数据处理终端4向控制器3发起自检请求，所述控制器3产生并发送频率、幅度已知的自检信号至所述线圈2，所述自检信号使所述线圈2上产生电流信号以及在所述线圈2附近产生相对应的磁场信号；
S3，所述电磁传感器1接收所述线圈2产生的磁场信号并进一步转换为电信号并通过传输电缆5输出至数据处理终端4，进行频率、幅度等参数估计，生成数据处理结果；
S4，数据处理终端4将所述数据处理结果与控制器发出的已知信号相对比，判断所述电磁传感器1是否异常。
进一步的，所述S1中，电磁传感器1为搜索线圈、磁通门电磁传感器、霍尔电磁传感器以及磁阻型电磁传感器。
进一步的，当给线圈2供特定频率及幅度的电流信号时，为所述线圈建立坐标系，所述线圈在坐标系中P点产生的磁场可以表示为以下公式：
该公式中：
Bx、By、Bz：分别为X、Y、Z方向磁场强度，单位：特斯拉；
μ0：真空磁导率；
n：线圈匝数；
I：线圈中电流,单位：安培；
S：线圈面积，单位：平方米；
R：线圈半径，单位：米；
R：P点至坐标原点O的距离，单位：米；
φ：OP与OZ的夹角；
θ：P’为P点在XOY平面上的投影点，OP’与OX的夹角定义为θ；
首先假定所述线圈2匝数n为1，线圈2半径R为与电磁传感器1结构相匹配的尺寸，根据公式计算电流I为1安培时的Bx、By、Bz磁场强度值，根据电磁传感器1的量程，增加线圈2的匝数或增减电流I。
进一步的，所述S2中，所述磁场信号主要参数包括频率和幅度，频率由控制器3设定，幅度根据所述线圈在坐标系中P点产生的磁场公式得出。
进一步的，所述数据处理终端4通过传输电缆5接收电磁传感器1的信号，将所述信号通过傅里叶变换可得到信号频率和幅度。
具体的，所述S3中，根据所述磁场频率和幅度相对比，可知所述电磁传感器1是否异常。
一种电磁传感器的自检装置，所述自检装置包括控制器3和数据处理终端4以及存储在控制器3上并可在控制器3上运行的电磁传感器的自检程序，所述自检装置的自检程序被包含的处理器执行时实现如权利要求1～5所述的电磁传感器的自检方法的步骤。
更进一步的，电磁传感器1与线圈2之间为分体结构，分体结构为所述线圈2缠绕或是直接放置于所述电磁传感器1上。
更进一步的，所述电磁传感器1与线圈2之间为连体结构，连体结构为所述线圈2与所述电磁传感器1之间为一体成型结构。
具体的，数据处理终端4连接控制器3的输入端和电磁传感器1的输出端，控制器3的输出端连接所述线圈2，数据处理终端4实时显示电磁传感器1所接收到的磁场信息，通过数据处理终端4所显示的数据完成电磁传感器1自检功能的判断。
综上所述，本发明更为具体的实施方式是：
实施例1多轴电磁传感器自检
当需要检测的电磁传感器处为多轴电磁传感器场景时，电磁传感器应置于线圈中心，将所述线圈布置成图3所示形式，该线圈所在平面与电磁传感器检测敏感轴均不平行，以达到使电磁传感器各轴均能检测到线圈所产生磁场的目的。当待测电磁传感器为正交三轴时，理想的线圈布置方式为线圈轴线与三个坐标轴的夹角应约等于54.73°，此时，当线圈产生磁场为B，则电磁传感器三轴检测到的磁场强度均为B/√3，可使三轴同时自检。同理待测电磁传感器为正交两轴时，线圈轴线与两个坐标轴的夹角应约等于45°，此时，当线圈产生磁场为B，则电磁传感器两轴检测到的磁场强度均为B/√2。执行S1至S4自检步骤即可完成自检。
实施例2分布式电磁传感器自检；位于密封空间的电磁传感器自检
当多个电磁传感器分布于不同的空间或位置时，并处于分布式电磁传感器自检；位于密封空间的电磁传感器场景时，可将控制器3与线圈2与电磁传感器集成设计。当需要自检时，执行S1至S4自检步骤即可完成自检。
从公式中可以看出，通电线圈所辐射的磁场具有对称性，为使电磁传感器每个轴都能接收到线圈所辐射的磁场，需调整电磁传感器与线圈的相对位置，使电磁传感器的每个轴与线圈的轴向都不垂直，如图3所示。
最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：所述电磁传感器的自检方法包括以下步骤：
S1，确定待自检的电磁传感器(1)，预先在待自检的电磁传感器(1)上设置或集成设计有一个或多个确定匝数的线圈(2)；
S2，由数据处理终端(4)向控制器(3)发起自检请求，所述控制器(3)产生并发送频率、幅度已知的自检信号至所述线圈(2)，所述自检信号使所述线圈(2)上产生电流信号以及在所述线圈(2)附近产生相对应的磁场信号；
S3，所述电磁传感器(1)接收所述线圈(2)产生的磁场信号并进一步转换为电信号并通过传输电缆(5)输出至数据处理终端(4)，进行频率、幅度等参数估计，生成数据处理结果；
S4，数据处理终端(4)将所述数据处理结果与控制器发出的已知信号相对比，判断所述电磁传感器(1)是否异常。
2.根据权利要求1所述的一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：所述S1中，电磁传感器(1)为搜索线圈、磁通门电磁传感器、霍尔电磁传感器以及磁阻型电磁传感器。
3.根据权利要求1所述的一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：当给线圈(2)供特定频率及幅度的电流信号时，为所述线圈建立坐标系，所述线圈在坐标系中P点产生的磁场可以表示为以下公式：
该公式中：
Bx、By、Bz：分别为X、Y、Z方向磁场强度，单位：特斯拉；
μ0：真空磁导率；
n：线圈匝数；
I：线圈中电流,单位：安培；
S：线圈面积，单位：平方米；
R：线圈半径，单位：米；
R：P点至坐标原点O的距离，单位：米；
φ：OP与OZ的夹角；
θ：P’为P点在XOY平面上的投影点，OP’与OX的夹角定义为θ；
首先假定所述线圈(2)匝数n为1，线圈(2)半径R为与电磁传感器(1)结构相匹配的尺寸，根据公式计算电流I为1安培时的Bx、By、Bz磁场强度值，根据电磁传感器(1)的量程，增加线圈(2)的匝数或增减电流I。
4.根据权利要求1所述的一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：所述S2中，所述磁场信号主要参数包括频率和幅度，频率由控制器(3)设定，幅度根据所述线圈在坐标系中P点产生的磁场公式得出。
5.根据权利要求1所述的一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：所述数据处理终端(4)通过传输电缆(5)接收电磁传感器(1)的信号，将所述信号通过傅里叶变换可得到信号频率和幅度。
6.根据权利要求1所述的一种电磁传感器的自检方法，其特征在于：所述S3中，根据所述磁场频率和幅度相对比，可知所述电磁传感器(1)是否异常。
7.一种电磁传感器的自检装置，其特征在于：所述自检装置包括控制器(3)和数据处理终端(4)以及存储在控制器(3)上并可在控制器(3)上运行的电磁传感器的自检程序，所述自检装置的自检程序被包含的处理器执行时实现如权利要求1～5所述的电磁传感器的自检方法的步骤。
8.根据权利要求6所述的一种电磁传感器的自检装置，其特征在于：所述电磁传感器(1)与线圈(2)之间为分体结构，分体结构为所述线圈(2)缠绕或是直接放置于所述电磁传感器(1)上。
9.根据权利要求6所述的一种电磁传感器的自检装置，其特征在于：所述电磁传感器(1)与线圈(2)之间为连体结构，连体结构为所述线圈(2)与所述电磁传感器(1)之间为一体成型结构。
10.根据权利要求7所述的一种电磁传感器的自检装置，其特征在于：所述数据处理终端(4)连接控制器(3)的输入端和电磁传感器(1)的输出端，控制器(3)的输出端连接所述线圈(2)，数据处理终端(4)实时显示电磁传感器(1)所接收到的磁场信息，通过数据处理终端(4)所显示的数据完成电磁传感器(1)自检功能的判断。
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