[发明专利]一种判断柔性压敏线圈受载阶段的方法

说明书

本发明涉及一种判断柔性压敏线圈受载阶段的方法，属于测量技术领域。该方法用多路复用器将交流信号源与直流信号源分时接入柔性压敏线圈测量电路中，以使微处理器能够分时采集到柔性压敏线圈的交流响应和直流响应。如果有直流响应则表明柔性压敏线圈处于接触阶段，进而用交流响应和接触阶段的标定数据与转换算法完成压力测量；如果没有直流响应则表明柔性压敏线圈处于非接触阶段，进而用交流响应和非接触阶段的标定数据与转换算法实现非接触式位移测量。用本发明提出的方法可使柔性压敏线圈受载阶段的判断免受临界阻抗漂移的不利影响，特别适用于现代大型工业设备狭小曲面层间压力和非接触式位移测量等领域。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及到柔性传感器和非接触式位移测量。

背景技术

柔性压敏线圈是一种新型的传感器，可解决现代大型设备狭小曲面层间压力和非接触式位移测量的难题。现有技术在标定过程中，先获取柔性压敏线圈由非接触阶段进入接触阶段的临界阻抗，然后再获取接触阶段和非接触阶段的标定数据并设计相应的转换算法；在测量过程中，首先通过比较柔性压敏线圈的阻抗和临界阻抗的大小来判断柔性压敏线圈的受载阶段(即：判断柔性压敏线圈所处的是接触阶段还是非接触阶段)，然后再利用接触或非接触阶段的标定数据和转换算法实现压力或非接触式位移的测量。因此，判断柔性压敏线圈的受载阶段是实现测量的关键。但是，柔性压敏线圈内部的导电网络在零压力下的结构会在长期使用后发生变化，这将导致临界阻抗产生漂移，从而给判断柔性压敏线圈受载阶段带来困难，进而给压力和非接触式位移测量带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足之处，提出一种用交直流信号源分时接入柔性压敏线圈测量电路的方法来判断柔性压敏线圈的受载阶段。所述的判断柔性压敏线圈受载阶段的方法包括以下步骤：

将交流信号源和直流信号源分别接到多路复用器的两个输入端；将多路复用器的输出端接到运算放大器的反相端；将柔性压敏线圈置于运算放大器的负反馈支路；将运算放大器的输出信号通过模数转换器转换为数字信号；将模数转换器输出的数字信号输入到微处理器；将微处理器的输出信号线接到多路复用器的使能端和逻辑控制端，以控制交流信号源和直流信号源能分时地与运算放大器的反相端接通，进而使微处理器能分时地采集到柔性压敏线圈的直流响应和交流响应；如果微处理器检测出柔性压敏线圈没有直流响应，则表明柔性压敏线圈处于非接触阶段，进而用微处理器采集到的交流响应和非接触阶段的标定数据与转换算法完成非接触式位移测量；如果微处理器检测出柔性压敏线圈有直流响应，则表明柔性压敏线圈处于接触阶段，进而用微处理器采集到的交流响应和接触阶段的标定数据与转换算法完成压力测量。

采用本发明所提出的方法判断柔性压敏线圈受载阶段的原理说明如下：

在接触阶段，柔性压敏线圈受目标物挤压发生形变，从而导致其内部导电网络发生变化，因此，在直流信号源作用下，柔性压敏线圈的电阻会随压力发生变化；在交流信号源作用下，柔性压敏线圈的阻抗会随压力发生变化。在非接触阶段，柔性压敏线圈没有形变，因此其内部的导电网络也没有变化，故而，在直流信号源作用下，柔性压敏线圈的电阻不会随非接触式位移发生变化；而在交流信号源作用下，柔性压敏线圈与目标物构成的系统能产生电涡流效应，因此可使柔性压敏线圈的阻抗随非接触式位移发生变化。综合上述分析，可通过检测柔性压敏线圈是否存在直流响应来判断其所处的受载阶段：如果存在直流响应则表明柔性压敏线圈处于接触阶段，如果没有直流响应则表明柔性压敏线圈处于非接触阶段；在受载阶段判断完成之后，再用交流响应测量压力值和非接触式位移值。

本发明的特点及效果：