[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

本發明公開了一種高精度位移測量裝置及測量方法，其測量裝置包括測量加速度的加速度采集裝置，所述加速度采集裝置將測量的加速度傳輸至濾波調理裝置，所述濾波調理裝置與溫度補償裝置相連，所述濾波調理裝置通過溫度補償裝置對加速度采集裝置的加速度進行補償并輸出位移；其測量方法，包括以下步驟：獲取溫度和加速度、對加速度進行濾波處理、對溫度進行補償處理、構造帶有溫度補償的修正函數并輸出結構、在輸出結果上進行時域積分得到位移值。本發明能夠在不依賴參照系或其他輔助標的物的情況下，能夠進行位移或距離測量。可以室外?20℃?50℃條件下，在無參照場景中，對發生的位移進行測量，可同時測量多個方向的位移變化。

技術領域

本發明屬于距離或位移測量領域，具體涉及一種高精度位移測量裝置及測量方法。

背景技術

中國專利CN103322956A中公開了一種利用加速度傳感器計算位移的方法和移動終端，該專利公開了通過利用平均加速度的方式獲取運動分類并得到位移值。

中國專利CN205262436U中公開了一種基于加速度原理的空間位移測量裝置，該專利公開了利用加速度傳感器進行測量，并通過無線發射模塊進行接收，然后通過接收模塊和數字信號轉換器進行計算。

上述專利中，全部通過加速度傳感器獲得加速度，進一步的對所獲得的加速度進行二次積分，獲得位移量。但上述兩專利中，沒有對使用環境的溫度進行補償，僅對傳感器的觀測值進行初步的低通濾波，沒用進行實時的校正，故此，上述專利在實際使用中會帶來一定的誤差和擾動，使用條件也相對較窄。

發明內容

本發明為解決現有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種高精度位移測量裝置及測量方法。

本發明的技術方案是：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，所述加速度采集裝置將測量的加速度傳輸至濾波調理裝置，所述濾波調理裝置與溫度補償裝置相連，所述濾波調理裝置通過溫度補償裝置對加速度采集裝置的加速度進行補償并輸出位移。

所述濾波調理裝置包括接收加速度和溫度的MCU控制器，所述MCU控制器與實時更迭存儲溫度值的存儲器相連。

所述MCU控制器還與計時用的計時器相連。

所述計時器為集成在MCU控制器中的計時器或外置式計時器。

所述加速度采集裝置為加速度傳感器。

所述溫度補償裝置為溫度傳感器。

一種高精度位移測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

(ⅰ)獲取溫度和加速度

通過溫度補償裝置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，保存在存儲器中，并實時更新迭代，同時通過加速度采集裝置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。

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。

所述步驟(ⅲ)中補償處理方法包括以下步驟：