[发明专利]一种高精度位移测量装置及测量方法在审
申请号: | 201810563184.0 | 申请日: | 2018-06-04 |
公开(公告)号: | CN108709521A | 公开(公告)日: | 2018-10-26 |
发明(设计)人: | 王鸣山;王胜男 | 申请(专利权)人: | 中核(天津)科技发展有限公司 |
主分类号: | G01B21/02 | 分类号: | G01B21/02 |
代理公司: | 天津市宗欣专利商标代理有限公司 12103 | 代理人: | 王龑 |
地址: | 300180 *** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 测量 加速度采集 测量装置 调理装置 滤波 温度补偿装置 精度位移 补偿处理 距离测量 滤波处理 输出结构 输出结果 输出位移 位移变化 温度补偿 修正函数 参照系 室外 场景 传输 | ||
本发明公开了一种高精度位移测量装置及测量方法,其测量装置包括测量加速度的加速度采集装置,所述加速度采集装置将测量的加速度传输至滤波调理装置,所述滤波调理装置与温度补偿装置相连,所述滤波调理装置通过温度补偿装置对加速度采集装置的加速度进行补偿并输出位移;其测量方法,包括以下步骤:获取温度和加速度、对加速度进行滤波处理、对温度进行补偿处理、构造带有温度补偿的修正函数并输出结构、在输出结果上进行时域积分得到位移值。本发明能够在不依赖参照系或其他辅助标的物的情况下,能够进行位移或距离测量。可以室外‑20℃‑50℃条件下,在无参照场景中,对发生的位移进行测量,可同时测量多个方向的位移变化。
技术领域
本发明属于距离或位移测量领域,具体涉及一种高精度位移测量装置及测量方法。
背景技术
中国专利CN103322956A中公开了一种利用加速度传感器计算位移的方法和移动终端,该专利公开了通过利用平均加速度的方式获取运动分类并得到位移值。
中国专利CN205262436U中公开了一种基于加速度原理的空间位移测量装置,该专利公开了利用加速度传感器进行测量,并通过无线发射模块进行接收,然后通过接收模块和数字信号转换器进行计算。
上述专利中,全部通过加速度传感器获得加速度,进一步的对所获得的加速度进行二次积分,获得位移量。但上述两专利中,没有对使用环境的温度进行补偿,仅对传感器的观测值进行初步的低通滤波,没用进行实时的校正,故此,上述专利在实际使用中会带来一定的误差和扰动,使用条件也相对较窄。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出,其目的是提供一种高精度位移测量装置及测量方法。
本发明的技术方案是:一种高精度位移测量装置,包括测量加速度的加速度采集装置,所述加速度采集装置将测量的加速度传输至滤波调理装置,所述滤波调理装置与温度补偿装置相连,所述滤波调理装置通过温度补偿装置对加速度采集装置的加速度进行补偿并输出位移。
所述滤波调理装置包括接收加速度和温度的MCU控制器,所述MCU控制器与实时更迭存储温度值的存储器相连。
所述MCU控制器还与计时用的计时器相连。
所述计时器为集成在MCU控制器中的计时器或外置式计时器。
所述加速度采集装置为加速度传感器。
所述温度补偿装置为温度传感器。
一种高精度位移测量装置的测量方法,包括以下步骤:
(ⅰ)获取温度和加速度
通过温度补偿装置采集一段时间内的实时温度,并获得在时刻内的温度均值和方差,保存在存储器中,并实时更新迭代,同时通过加速度采集装置获取加速度的测量值。
(ⅱ)对加速度进行滤波处理
对步骤(ⅰ)中的加速度进行滤波降噪处理。
(ⅲ)对温度进行补偿处理
对步骤(ⅰ)中的温度进行补偿处理。
(ⅳ)构造带有温度补偿的修正函数并输出结构
构造带有温度补偿的修正函数,完成最终的静噪和补偿,获得输出结果。
(ⅴ)在输出结果上进行时域积分得到位移值
根据步骤(ⅳ)的输出结果,在时域中进行积分,得到精确的位移值。
所述步骤(ⅱ)中滤波降噪的方法为小波卡尔曼滤波、低通滤波、自适应蒙特拉罗滤波、粒子滤波或高斯均值滤波中的一种。
所述步骤(ⅲ)中补偿处理方法包括以下步骤:
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