[發明專利]一種高精度位移測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201810563184.0
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108709521A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 王鳴山;王勝男
• 申請（專利權）人: 中核（天津）科技發展有限公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 王龑

1.一種高精度位移測量裝置，包括測量加速度的加速度采集裝置(2)，其特征在于：所述加速度采集裝置(2)將測量的加速度傳輸至濾波調理裝置(1)，所述濾波調理裝置(1)與溫度補償裝置(3)相連，所述濾波調理裝置(1)通過溫度補償裝置(3)對加速度采集裝置(2)的加速度進行補償并輸出位移。

2.根據權利要求1所述的一種高精度位移測量裝置，其特征在于：所述濾波調理裝置(1)包括接收加速度和溫度的MCU控制器(6)，所述MCU控制器(6)與實時更迭存儲溫度值的存儲器(7)相連。

3.根據權利要求2所述的一種高精度位移測量裝置，其特征在于：所述MCU控制器(6)還與計時用的計時器(8)相連。

4.根據權利要求3所述的一種高精度位移測量裝置，其特征在于：所述計時器(8)為集成在MCU控制器(6)中的計時器或外置式計時器。

5.根據權利要求1所述的一種高精度位移測量裝置，其特征在于：所述加速度采集裝置(2)為加速度傳感器(4)。

6.根據權利要求1所述的一種高精度位移測量裝置，其特征在于：所述溫度補償裝置(3)為溫度傳感器(5)。

7.根據權利要求4所述的一種高精度位移測量裝置的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

(ⅰ)獲取溫度和加速度

通過溫度補償裝置(3)采集一段時間內的實時溫度，并獲得在時刻內的溫度均值和方差，保存在存儲器(7)中，并實時更新迭代，同時通過加速度采集裝置(2)獲取加速度的測量值；

(ⅱ)對加速度進行濾波處理

對步驟(ⅰ)中的加速度進行濾波降噪處理；

(ⅲ)對溫度進行補償處理

對步驟(ⅰ)中的溫度進行補償處理；

(ⅳ)構造帶有溫度補償的修正函數并輸出結構

構造帶有溫度補償的修正函數，完成最終的靜噪和補償，獲得輸出結果；

(ⅴ)在輸出結果上進行時域積分得到位移值

根據步驟(ⅳ)的輸出結果，在時域中進行積分，得到精確的位移值。

8.根據權利要求7所述的一種高精度位移測量裝置的測量方法，其特征在于：所述步驟(ⅱ)中濾波降噪的方法為小波卡爾曼濾波、低通濾波、自適應蒙特拉羅濾波、粒子濾波或高斯均值濾波中的一種。

9.根據權利要求1所述的一種高精度位移測量裝置的測量方法，其特征在于：所述步驟(ⅲ)中補償處理方法包括以下步驟：

(a)控制環境溫度為-10℃，取X軸向0g即靜止時刻的加速度讀數，讀取10次，求上述10次讀數的平均值；

(b)從-10℃每間隔10攝氏度，取X軸向0g即靜止時刻加速度讀數，讀取10次，求該10次讀數的平均值；

(c)重復步驟(a)和步驟(b)，建立溫度與0g即靜止時刻的關系式；

(d)近似的認為，相鄰特征溫度間的變化值和讀取的加速度計算為一次函數，則溫度表示模型為：

ΔF＝a₂T+a₁T₀+a₀；

其中，a₀,a₁,a₂均為擬合系數，T₀為0℃時偏差值，T為環境溫度，ΔF為需要補償的溫度；

(e)通過最小二乘法擬合函數，形成補償溫度。

10.根據權利要求1所述的一種高精度位移測量裝置的測量方法，其特征在于：所述步驟(ⅳ)中構造帶有溫度補償的修正函數包括如下步驟：

首先，讀取存儲器的初值，構造修正函數項T為：

T＝θΔF

則加速度表示為：

將ΔF保存至存儲器(7)中，并依此迭代循環。