[发明专利]一种基于谐波分量的电容位移检测非线性实时校准方法

权利要求书

1.一种基于谐波分量的电容位移检测非线性实时校准方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电容式位移检测电路输出的位移检测信号，基于位移频率参数得到所述位移检测信号的谐波分量形式；

获取所述位移检测信号的一次谐波分量和高次谐波分量的幅值，根据所述幅值之间的函数关系得到对应的非线性校准系数；

使用所述非线性校准系数去除所述一次谐波分量中的非线性偏移项，得到对所述位移检测信号的实时校准结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述位移检测信号的实时校准结果为：

其中，ω为位移频率参数，V_out|_sinωt为所述一次谐波分量经过sinωt解调后的电压形式，V_out|_sin(2n+1)ωt为高次谐波分量经过sin(2n+1)ωt解调后的电压形式，N为预设的自然数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，N取值的确定方式包括：

分别获取所述位移检测信号中各高次谐波分量与一次谐波分量的幅值比；

根据所述幅值比大于预设数值的高次谐波分量的数量，得到N的取值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述幅值比的预设数值为2‰。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，N取值的确定方式包括：

分别获取所述位移检测信号中各高次谐波分量的幅值；

根据所述幅值大于预设测量精确度值的高次谐波分量的数量，得到N的取值。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电容式位移检测电路基于差分电容实现；

所述电容式位移检测电路输出的位移检测信号的有效信号为：

其中，x_o为所述电容式位移检测电路的电容极板的位移函数的幅值，ω为位移频率参数，为初始相位参数，C₀＝εA/d₀，ε为极板间介质的介电常数，A为电容极板的面积，d₀为电容间隙，V₀为电容极板上施加的载波电压幅值，C_FB为反馈电容。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述位移检测信号的实时校准结果为：

其中，c_x为实时校准结果的同相分量，s_x为实时校准结果的正交分量，分别为所述一次谐波分量的同相分量和正交分量，

分别为对应的高次谐波的同相分量和正交分量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，N＝1；

所述电容式位移检测电路输出的位移检测的有效信号为：

其中，所述电容式位移检测电路的增益

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述非线性校准系数为：

其中，分别为三次谐波的同相分量和正交分量。

10.一种基于谐波分量的电容位移检测非线性实时校准方法装置，其特征在于，所述装置包括：

谐波分解模块，用于获取电容式位移检测电路输出的位移检测信号，基于位移频率参数得到所述位移检测信号的谐波分量形式；

非线性校准系数计算模块，用于获取所述位移检测信号的一次谐波分量和高次谐波分量的幅值，根据所述幅值之间的函数关系得到对应的非线性校准系数；

实时校准模块，用于使用所述非线性校准系数去除所述一次谐波分量中的非线性偏移项，得到对所述位移检测信号的实时校准结果。