[发明专利]电涡流传感器输出曲线高精标定的线性度优化方法

说明书

本发明电涡流传感器输出曲线高精标定的线性度优化方法属于检测技术领域，涉及一种提高电涡流传感器输出特征曲线标定精度的线性度优化方法。该方法先利用高精位移运动平台以及电脑服务器对电涡流位移传感器测量的位移值与输出电压信息进行匹配测量，获取其输出特性曲线；然后建立规定量程要求下的传感器敏感度优化函数，使传感器输出量程满足要求；基于中程及末程传感器测量值权重优化，建立优化函数，反复优化输出曲线线性度。最终将特性曲线校准，满足要求的线性输出特性，实现电涡流位移传感器高精标定的线性度优化过程。该方法提高了标定特征曲线的线性度，有效解决了由于标定误差引起的位移测量不精确的问题；方法简单、易操作。

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种提高电涡流传感器输出特征曲线标定精度的线性度优化方法。

背景技术

飞机工装零件的空间位置检测在飞机装配在线监控过程中有着十分重要的作用，是飞机整机装配质量的严格保障。飞机工装检测需要对工装零件的空间微位移进行高精测量，飞机工装零件结构、位置、检测特征等复杂多样，使得工装零件的位置检测条件更加苛刻，并且在测量效率以及准确性上也都提出了严格的要求。空间位移检测技术正在向被测结构复杂化、非接触、快速化进行转变，检测难度也在不断加大，涡流检测作为新兴的位移检测技术，在微小位移检测领域有着相当高的精度以及实时性。而涡流传感器输出特性曲线的线性度直接影响了其检测精度，因此，提高传感器输出特征曲线线性度的标定方法是提高位移检测精度的有效手段，对提高工装零件空间位置检测精度有着重要意义。

曹现刚等人于2015年在仪表技术与传感器期刊第10期发表的《基于遗传算法的电涡流传感器线性度优化》中研究了电涡流传感器线性度与线圈几何参数之间的关系，提出以非线性误差表达式为目标函数，采用遗传算法进行线性度优化，结果表明电涡流传感器非线性误差显著减小。但这种方法需对传感器原有结构设计进行更改，工作量较大。

梁霖等人于2012年在发表的专利《一种涡流传感器校准装置》中设计了一种涡流传感器校准装置，该装置可对涡流传感器的线性度、灵敏度进行测试，具有高分辨率、易操作、线性范围可调等特点，但对传感器输出特征曲线线性度的提升效果不理想且不稳定，完全依赖于传感器自身线性度可调范围，受人为操作影响较大。

杨武力等人于2012在计量技术期刊第8期发表的《电涡流传感器非线性补偿电路设计》中通过在电涡流传感器前置电路的基础上增加非线性补偿电路模块，进行了非线性补偿电路设计，通过模拟电路实现相关函数运算功能，有效改善传感器线性度。但该方法需进行补偿电路的设计并进行反复试验，不断调整电路直至达到线性度要求，调整过程复杂。

发明内容

本发明要解决的技术难题是，发明了一种电涡流传感器输出曲线高精标定的线性度优化方法。该方法通过五个步骤：位移-输出电压匹配测量、传感器敏感度优化、基于中程权重最优的线性度优化、基于末程权重最优的线性度优化、循环调整至满足敏感度及线性度要求并给出传感器输出特性曲线线性度优化函数，最终完成优化过程。该方法过程简单，易操作，具有高分辨率，提高了电涡流传感器输出特征曲线线性度。

本发明采用的技术方案是一种电涡流传感器输出曲线高精标定的线性度优化方法，该方法设计了一种电涡流传感器标定实验系统，利用高精位移运动平台以及电脑服务器对电涡流传感器测量的位移值与输出电压信息进行匹配测量，获取其输出特性曲线；然后，建立规定量程要求下的传感器敏感度优化函数，使传感器输出量程满足要求；基于中程及末程传感器测量值权重优化，建立优化模型，反复优化输出曲线线性度，最终，将特性曲线校准，满足要求的线性输出特性，实现电涡流位移传感器高精标定的线性度优化过程。方法的具体步骤如下：

第一步获取电涡流传感器测量位移值与输出电压值匹配信息