【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器领域，涉及电感式位移传感器的检测方法，具体为一种电感式位移传感器的数据处理方法。
技术介绍
电感式位移传感器(Inductive Position Sensor，IPS)无需机械接触，所以具备抗污染和磨损、防爆和防水、寿命长和维护开销低、无故障工作小时数长等优点。上述优势使得IPS广泛适用于航空领域的机电系统中，包括各类航空器的起落架、客货舱门、副翼、推力反向器等。涉及的航空器类型包括大型民航客机、运输机等。目前航空领域使用的IPS的主要器件由两家公司提供，分别是Crane(美国)和Crouzet(法国)。他们的产品原理和内部结构相同、主要参数指标相似。传感器探头是无源线圈，其内部电路结构简单，由一组线圈绕制而成。其电感值和线圈通流能力都远小于一般工业用传感器，电感最大值不超过10mH、线圈通流不超过20mA。线圈的电感分量与其到金属靶标的间距相关。然而，由于线圈的结构和材料的影响，线圈的电阻分量随环境温度变化，制约了IPS的检测精度。所以设计IPS的驱动和检测电路，分离线圈电感分量和电阻分量，是抵消温度对测量影响，并提高测量精度的关键。IPS的驱动和检测电路通过对传感器线圈进行激励、采样和计算，检测出IPS到目标金属物体的间距，决定了传感器性能。实现驱动和检测电路的主要方法有：模拟测量法、数字测量法和数模混合测量法。模拟测量法是对IPS的传感线圈施加脉冲激励后，通过对比r-L放电波形的时域特征实现对线圈电感量的测量，判别IPS附近有无目标物体接近。该方法简单可靠，是目前业界常用手段。但是由于传感器线圈电阻温漂的影响，导致测量精度低。...
【技术保护点】
一种电感式位移传感器的数据处理方法，所述的电感式位移传感器由传感探头和检测电路构成；传感探头包括线圈，检测电路包括与线圈连接形成放电回路的驱动逻辑电路、开关管Mn和限流电阻R，用于采样的模数转换器，用于控制模数转换器采样获取线圈放电波形的驱动电路，以及通过对放电波形计算得到接近距离并输出的计算电路；以下内容中采用简写IPS代表电感式位移传感器，ADC代表控制模数转换器；其特征在于，包括如下步骤：(1)确定ADC两次采样时间常数：采用IPS数模混合测量法，以驱动电路控制传感器线圈开始放电为t0时刻，经固定延迟到t1时刻进行第一次采样，经固定延迟到t2时刻进行第二次采样；其中t1时刻为线圈放电曲线变化最显著的时刻，t2时刻放电电压接近放电终点电压的程度小于ADC的最小量化误差；(2)建立高低温查找曲线：利用标定平台，带动IPS在探测范围内以固定间距移动，获取两组不同等效温度下的距离和ADC采样值的对应关系，得到高低温查找曲线；(3)建立查找表：通过高低温查找曲线计算查找表算子，得到算子查找表，写入IPS内；(4)IPS在线计算接近距离：IPS工作状态中，驱动线圈放电，控制ADC在t1时刻和...
【技术特征摘要】
1.一种电感式位移传感器的数据处理方法，所述的电感式位移传感器由传感探头和检测电路构成；传感探头包括线圈，检测电路包括与线圈连接形成放电回路的驱动逻辑电路、开关管Mn和限流电阻R，用于采样的模数转换器，用于控制模数转换器采样获取线圈放电波形的驱动电路，以及通过对放电波形计算得到接近距离并输出的计算电路；以下内容中采用简写IPS代表电感式位移传感器，ADC代表控制模数转换器；其特征在于，包括如下步骤：(1)确定ADC两次采样时间常数：采用IPS数模混合测量法，以驱动电路控制传感器线圈开始放电为t0时刻，经固定延迟到t1时刻进行第一次采样，经固定延迟到t2时刻进行第二次采样；其中t1时刻为线圈放电曲线变化最显著的时刻，t2时刻放电电压接近放电终点电压的程度小于ADC的最小量化误差；(2)建立高低温查找曲线：利用标定平台，带动IPS在探测范围内以固定间距移动，获取两组不同等效温度下的距离和ADC采样值的对应关系，得到高低温查找曲线；(3)建立查找表：通过高低温查找曲线计算查找表算子，得到算子查找表，写入IPS内；(4)IPS在线计算接近距离：IPS工作状态中，驱动线圈放电，控制ADC在t1时刻和t2时刻进行两次采样，获得U1x和U2x两个采样值；通过采样值U2x和内部存储的标定查找算子计算得到临时查找表；将采样值U1x与临时查找表进行查找和计算，获得传感器和靶标的接近距离。2.如权利要求1所述的一种电感式位移传感器的数据处理方法，其特征在于，步骤(1)中，使用ADC对IPS放电电路进行两次采样时，t1时刻和t2时刻由如下优化方法得到；根据线圈放电模型，采样时刻测量节点电压方程如下； U = V C C R + r [ r + Re - R + r L t ] - - - ( 1 ) ; ]]>其中，L是线圈电感，r是线圈内阻，t是放电时间，R是限流电阻，VCC是激励电压；将传感器线圈工作参数代入下式求出线圈放电曲线变化最显著的时刻，即为t1时刻； d ( U H ( t ) - U L ( t ) ) d t = d ( V C C r + Re - R + r L t R + r - V C C r + Re - R + r L t R + r ) / d t = 0 - - - ( 2 ) ; ]]>线圈放电至t2时刻时，放电基本结束，即放电电压接近放电终点电压的程度小于ADC的最小量化误差；根据下式求出t2的最小值，其中n是ADC的位数，在t2的最小值基础上，留出一定工程余量，并取整即可确定t2； U ( t ) - U + ∞ = V C C R + r [ r + Re - R + r L t ] - V C C r R + r = V C C Re - R + r L t R + r < V C C 2 n - - - ( 3 ) . ]]>3.如权利要求1所述的一种电感式位移传感器的数据处理方法，其特征在于，步骤(2)中，利用标定平台，获取两组不同等效温度下的距离和ADC采样值的对应关系，具体步骤如下：2.1构建标定平台，通过IPS支架将待标定IPS安装到标定平台上,由标定平台控制系统通过伺服电机拖动平移台移动，自动设定靶标与IPS之间的距离；2.2通过标定平台控制器，控制平台带动IPS在探测范围内以固定间距移动，在每个标定点上通过平台控制器，从IPS上读取一个U1的数值，一共获得若干组标定数据；最后记录公共的U2数值，即为一组标定曲线；2.3在室温下保持环境温度稳定不变，通过标定平台获取低温标定曲
\t线；在线圈放电电路中串联一个电阻，模拟温度上升，通过标定平台获取高温标定曲线；得到完整的高低温查找曲线。4.如权利要求3所述的一种电感式位移传感器的数据处理方法，其特征在于，步骤2.1中，采用光学精密平移台，将定位误差控制在±20um以内。5.如权利要求1所述的一种电感式位移传感器的数据处理方法，其特征在于，步骤(3)中，通过高低温查找曲线计算查找表算子，并将其作为算子查找表，写入IPS内，具体步骤如下：3.1结合标定数据，IPS工作过程中，在每个线圈放电波形上读取U1x和U2x两个采样值；通过下式，代入U2x和高低温查找表，计算出对于当前温度r值的临时查找表； U 1 T ...
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