一种用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法

IPC分类号 : G01D21/02,G01D18/00

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CN202011305506.5

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专利摘要

本发明涉及一种用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法，属于传感器技术领域。在标定阶段：获取本征柔性线圈的温度变化‑电阻变化标定数据、温度变化‑阻抗变化标定数据和间隙变化‑阻抗变化标定数据；在转换阶段：用本征柔性线圈的电阻变化值和温度变化‑电阻变化标定关系得到温度变化值，进而由温度变化‑电阻变化标定关系得到温度变化引发的阻抗变化值，再用总的阻抗变化值扣除温度变化引发的阻抗变化值得到间隙变化引发的阻抗变化值，进而由间隙变化‑阻抗变化标定关系得到间隙变化值。用本发明提出的方法能解决温度阻抗效应和间隙阻抗效应交叉干扰对测量产生不利影响的难题，适用于现代大型设备狭小曲面层间温度和间隙测量等领域。

权利要求

1.一种用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)、标定数据获取

确定温度变化标定值ΔTm(m＝1，2，...，M)，其中，M为所述温度变化标定值的个数；获取本征柔性线圈对应于所述ΔTm的电阻变化标定值ΔRm；获取本征柔性线圈在初始间隙下对应于所述ΔTm的阻抗变化标定值：ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTm，G(0)]}，其中，T(0)为初始温度，G(0)为初始间隙；然后，确定间隙变化标定值ΔGn(n＝1，2，...，N)，其中，N为所述间隙变化标定值的个数；获取本征柔性线圈在温度变化标定值ΔTm下对应于所述ΔGn的阻抗变化标定值：ΔZn{[T0+ΔTm，G(0)]；[T0+ΔTm，G(0)+ΔGn)]}；

(2)、数据转换实现

获取本征柔性线圈的电阻变化值ΔR，所述ΔR的大小为R[T(0)+ΔT]-R[T(0)]，其中，ΔT为待测的温度变化值，R[T(0)]为本征柔性线圈在T(0)下的电阻值，R[T(0)+ΔT]为本征柔性线圈在[T(0)+ΔT]下的电阻值；获取本征柔性线圈的阻抗变化值ΔZ，所述ΔZ的大小为Z{[T(0)+ΔT]，[G(0)+ΔG]}-Z[T(0)，G(0)]，其中，ΔG为待测的间隙变化值，Z[T(0)，G(0)]为本征柔性线圈在T(0)和G(0)下的阻抗值，Z{[T(0)+ΔT]，[G(0)+ΔG]}为本征柔性线圈在[T(0)+ΔT]和[G(0)+ΔG]下的阻抗值；

得到待测的温度变化值ΔT，其大小为ΔTK+(ΔTK+1-ΔTK)×(ΔR-ΔRK)/(ΔRK+1-ΔRK)，其中，K为介于1与M-1之间的整数，ΔRK为所述电阻变化标定值中不大于ΔR的最大值，ΔRK+1为所述电阻变化标定值中不小于ΔR的最小值；然后得到G(0)下由ΔT引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}，其大小为ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}+{ΔZK+1{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK+1，G(0)]}-ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；进而得到本征柔性线圈在T(0)+ΔT时由ΔG引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG]}，其大小为：ΔZ-ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}；

得到T(0)+ΔT时对应于ΔGn的阻抗变化值ΔZn[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGn)]，其大小为ΔZn{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)+ΔGn]}+{ΔZn[(T(0)+ΔTK+1，G(0))；(T(0)+ΔTK+1，G(0)+ΔGn)]-ΔZn[(T(0)+ΔTK，G(0))；(T(0)+ΔTK，G(0)+ΔGn)]}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；进而得到待测的间隙变化值ΔG，其大小为ΔGL+(ΔGL+1-ΔGL)×{ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]-ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]}/{ΔZL+1[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL+1)]-ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]}，其中，L为介于1与N-1之间的整数，ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]为所述的阻抗变化标定值中不大于ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]的最大值，ΔZL+1[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL+1)]为所述的N个阻抗变化标定值中不小于ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]的最小值。

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及到基于本征柔性传感器的温度和间隙测量。

背景技术

现代大型工业设备存在着很多狭小曲面层间结构，为确保系统安全，需要测量狭小曲面层间间隙与温度。由于层间间隙狭小、接触表明不规则，因此给传统刚性传感器的安装带来困难。故而，迫切需要传感器具有柔性，能柔顺地贴敷于曲面层间以完成温度与间隙的测量任务。而基于导电高分子复合材料的本征柔性线圈具有温度和间隙敏感效应，因此有潜力用于实现狭小曲面层间温度与间隙测量。但本征柔性线圈的温度-阻抗效应和间隙-阻抗效应在整个测量过程中都交织在一起，进而用传统的标定与转换方法无法实现温度和间隙的同时测量。因此，如何消除温度阻抗效应和间隙阻抗效应交叉敏感对测量产生的不利影响是亟需解决的难题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足之处，提出一种用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法，包括以下步骤：

1、标定数据获取

2、数据转换实现

得到待测的温度变化值ΔT，其大小为ΔTK+(ΔTK+1-ΔTK)×(ΔR-ΔRK)/(ΔRK+1-ΔRK)，其中，K为介于1与M-1之间的整数，ΔRK为所述电阻变化标定值中不大于ΔR的最大值，ΔRK+1为所述电阻变化标定值中不小于ΔR的最小值；然后得到G(0)下由ΔT引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}，其大小为ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}+{ΔZK+1{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK+1，G(0)]}-ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；进而得到T＝T0+ΔT时由ΔG引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG]}，其大小为：ΔZ-ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}；

本发明的特点及效果：

本发明提出的用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法，首先获取本征柔性线圈的温度变化-电阻变化标定数据、温度变化-阻抗变化标定数据和间隙变化-阻抗变化标定数据；然后用本征柔性线圈的电阻变化值和温度变化-电阻变化标定关系得到待测的温度变化值，进而由温度变化值和温度变化-阻抗变化标定关系得到温度变化引发的阻抗变化值，再用总的阻抗变化值扣除温度变化引发的阻抗变化值得到间隙变化引发的阻抗变化值，最后，用间隙变化引发的阻抗变化值和间隙变化-阻抗变化标定关系得到待测的间隙变化值。用本发明提出的方法能解决温度阻抗效应和间隙阻抗效应之间存在的交叉敏感对测量产生不利影响的难题，特别适用于现代大型设备狭小曲面层间温度和间隙同时测量等领域。

具体实施方式

1、获取温度变化-电阻变化标定数据：<ΔT1，ΔR1>、<ΔT2，ΔR2>、...、<ΔTM，ΔRM>，其中，M为温度变化-电阻变化标定数据的个数，ΔT1、ΔT2、...、ΔTM为温度变化标定值，ΔT1＜ΔT2＜...＜ΔTM，ΔR1、ΔR2、...、ΔRM为电阻变化标定值，ΔRm与ΔTm相对应(m为介于1与M之间的正整数)；

2、获取本征柔性线圈在初始间隙时的温度变化-阻抗变化标定数据：

<ΔT1，ΔZ1{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT1，G(0)]}>、<ΔT2，ΔZ2{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT2，G(0)]}>、...、<ΔTM，ΔZM{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTM，G(0)]}>，其中，T(0)为初始温度，G(0)为初始间隙，ΔZ1{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT1，G(0)]}、ΔZ2{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT2，G(0)]}、...、ΔZM{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTM，G(0)]}为G(0)下的阻抗变化标定值，ΔZm{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTm，G(0)]}为ΔTm所引起的阻抗变化；

3、获取本征柔性线圈的间隙变化-阻抗变化标定数据：<ΔGn，ΔZn{[T0+ΔTm，G(0)]；[T0+ΔTm，G(0)+ΔGn]}>，其中，N为间隙变化-阻抗变化标定数据的个数，ΔGn为第n个间隙变化标定值(n＝1，2，...，N)，ΔZn{[T0+ΔTm，G(0)]；[T0+ΔTm，G(0)+ΔGn]}为本征柔性线圈在ΔTm下由ΔGn所引起的阻抗变化；

4、通过本征柔性线圈的电阻值得到本征柔性线圈的电阻变化值ΔR，所述ΔR的大小为R[T(0)+ΔT]-R[T(0)]，其中，ΔT为待测的温度变化值、R[T(0)]为本征柔性线圈在T(0)下的电阻值，R[T(0)+ΔT]为本征柔性线圈在T(0)+ΔT下的电阻值；

5、通过本征柔性线圈的阻抗值得到本征柔性线圈的阻抗变化值ΔZ，所述ΔZ的大小为Z[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG]-Z[T(0)，G(0)]，其中，G(0)为初始间隙、ΔG为待测的间隙变化值、Z[T(0)，G(0)]为本征柔性线圈在T(0)和G(0)下的阻抗值，Z[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG]为本征柔性线圈在T(0)+ΔT和G(0)+ΔG下的阻抗值；

6、得到待测的温度变化值ΔT的值，其大小为ΔTK+(ΔTK+1-ΔTK)×(ΔR-ΔRK)/(ΔRK+1-ΔRK)，其中，K为介于1与M-1之间的整数，ΔRK为所述的M个电阻变化标定值中不大于ΔR的最大值，ΔRK+1为所述的M个电阻变化标定值中不小于ΔR的最小值；

7、得到本征柔性线圈在G(0)下由ΔT引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}，其大小为ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}+{ΔZK+1{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK+1，G(0)]}-ΔZK{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔTK，G(0)]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)。

8、得到本征柔性线圈在T(0)+ΔT时由ΔG引起的阻抗变化值ΔZ{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG]}，其大小为ΔZ-ΔZ{[T(0)，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)]}；

9、得到本征柔性线圈在T+ΔT时对应于各个间隙变化标定值的阻抗变化值：

(1)、得到对应间隙变化标定值ΔG1的阻抗变化值ΔZ1{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG1]}，其大小为ΔZ1{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔG1]}+{ΔZ1{[T(0)+ΔTK+1，G(0)]；[T0+ΔTK+1，G(0)+ΔG1]}-ΔZ1{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔG1]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；

(2)、得到对应间隙变化标定值ΔG2的阻抗变化值ΔZ2{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔG2]}，其大小为ΔZ2{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔG2]}+{ΔZ2{[T(0)+ΔTK+1，G(0)]；[T0+ΔTK+1，G(0)+ΔG2]}-ΔZ2{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔG2]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；

…

(N)、得到对应间隙变化标定值ΔGN的阻抗变化值ΔZN{[T(0)+ΔT，G(0)]；[T(0)+ΔT，G(0)+ΔGN]}，其大小为ΔZN{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔGN]}+{ΔZN{[T(0)+ΔTK+1，G(0)]；[T0+ΔTK+1，G(0)+ΔGN]}-ΔZN{[T(0)+ΔTK，G(0)]；[T0+ΔTK，G(0)+ΔGN]}}×(ΔT-ΔTK)/(ΔTK+1-ΔTK)；

10、得到待测的间隙变化值ΔG，其大小为

ΔGL+(ΔGL+1-ΔGL)×{ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]-ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]}/{ΔZL+1[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL+1)]-ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]}，其中，L为介于1与N-1之间的整数，ΔZL[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL)]为所述的阻抗变化标定值中不大于ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]的最大值，ΔZL+1[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔGL+1)]为所述的N个阻抗变化标定值中不小于ΔZ[(T(0)+ΔT，G(0))；(T(0)+ΔT，G(0)+ΔG)]的最小值。

一种用于本征柔性线圈测量温度间隙的标定转换方法专利购买费用说明