[發明專利]一種基于雙線性插值算法的水膜厚度傳感器實現方法

有效

• 申請號: 201210143023.9
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102645186A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 黃慶安;韓磊;殷剛毅;劉紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B15/02
• 分類號: G01B15/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

采用雙線性插值算法的水膜厚度檢測傳感器實現方法屬于微波測量技術的參數估計領域，具體用于對不同溫度下水膜厚度標定數據的估計。

背景技術

近年來，高速公路建設的規模十分巨大，因此大量公路路面的監測和維護日益重要。公路路面在實際的使用過程中，積水會對整個路面結構產生不利的影響，并極大的增大了交通事故的發生幾率。水膜厚度檢測傳感器能夠準確測量路面積水厚度，從而實現公路路面的實時測量和預警，對于高速公路系統的信息化和智能化以及交通事故的預防預警有著十分重要的意義。水膜厚度檢測傳感器要求具有較高的分辨率，因此需要測量精確的標定數據以提高傳感器的性能。然而，實際水膜厚度測試值受到環境溫度的顯著影響，導致溫度漂移現象的發生，誤差較大，同時由于實際測量條件限制，從而無法得到大量的不同溫度下的水膜厚度標定數據以用于傳感器的標定。本發明采用雙線性插值的方法分別對溫度和水膜厚度數據進行線性插值，插值方法簡單，計算速度快，精度高，降低了溫度效應對水膜厚度測量的影響，提高了測量分辨率，同時，數據最終通過最小二乘法查找進一步降低了測量誤差。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提出一種基于雙線性插值算法的水膜厚度檢測傳感器實現方法，應用該方法可以顯著減少標定數據的采集量，補償溫度效應誤差，提高測量分辨率。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明是提出一種基于雙線性插值算法的水膜厚度檢測傳感器實現方法，該方法包括以下步驟：

步驟a、測量不同溫度T_k下不同水膜厚度H_i對應的幅度值A_ik和相位值P_ik,

其中k={1,2,…,n},n代表選取溫度值的個數，實際T_k值根據溫度測量范圍決定；i={1,2,…,m}，m代表選取水膜厚度值的個數，水膜厚度H_i值根據水膜厚度測量精度選擇；

步驟b、測量當前溫度T₀，對溫度分段線性插值，得到當前溫度下的幅度值A_m0和相位值P_m0，其中T₀∈[T₁,T_n]；

步驟c、對水膜厚度H分段線性插值，每段插入x個點，x為自然數，得到水膜厚度H下的幅度值A（T₀，H_j）和相位值P（T₀，H_j）；?T₀為當前溫度，?H_j為不同水膜的厚度；

步驟d、實時測量得到當前溫度T₀和水膜厚度H下的幅度值A（T₀，H）和相位值P（T₀，H），運用最小二乘法查到最合適的二維點，即min={?[A（T₀，H_j）-?A（T₀，H）]²+[P（T₀，H_j）-?A（T₀，H）]²）}對應的j值,得到此時當前水膜厚度H；

水膜厚度H下的幅度值A和相位值P；當前溫度T₀?，j代表差值后水膜點個數。

優選的，步驟b中，溫度分段線性差值為：當前溫度下的幅度值A_m0和相位值P_m0分別為：

當T₀∈[T_a,T_a+1]，a∈[1,n-1]時，

當T₀<?T₁?或?T_n<?T₀時，設定相應的水膜測試邊界條件；

其中，A_ma代表溫度T_a下水膜厚度H_m時幅度值，A_m(a+1)?代表溫度T_a+1下水膜厚度H_m時幅度值，P_ma代表溫度T_a下水膜厚度H_m時相位值，P_m(a+1)?代表溫度T_a+1下水膜厚度H_m時相位值。