[發(fā)明專利]一種電渦流位移傳感器的干擾磁場噪聲消除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010996893.5
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112179259B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘成亮;任淑鵬;盧建池;吳天強;吳家豪;石超;豐安輝;胡民港
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 吳娜

本發(fā)明涉及一種電渦流位移傳感器的干擾磁場噪聲消除方法，包括：選取一個通用的傳感器探頭，其前端設(shè)置探測線圈；選取一個通用的位移測量模塊，設(shè)計制作一個干擾磁場檢測模塊和一個磁場噪聲消除模塊，探測線圈通過同軸電纜和電纜接口分別連接到位移測量模塊和干擾磁場檢測模塊，二者的輸出信號均連接到磁場噪聲消除模塊；干擾磁場檢測模塊的輸出信號為干擾磁場信號U_m；位移測量模塊的輸出信號包含待測位移信號U_x和干擾磁場噪聲N_m；磁場噪聲消除模塊的輸出信號為消除了干擾磁場噪聲N_m的待測位移信號U_x。本發(fā)明適用于現(xiàn)有的各類電渦流位移傳感器，無需更改探測線圈和檢測電路，電路簡單、成本低廉，通用性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電渦流位移傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電渦流位移傳感器的干擾磁場噪聲消除方法。

背景技術(shù)

隨著超精密制造技術(shù)的不斷發(fā)展，高端制造所依賴的精密測量技術(shù)仍有欠缺，在加工、裝配、檢測等方面對超精密位移傳感器有著越來越急切的需求，某些場合的測量精度已從微納米級別提高到了亞納米級別。非接觸式位移傳感器是當(dāng)前工業(yè)用位移測量的主流，主要包括電容式、電渦流式和光電式，其中電渦流位移傳感器具有靈敏度高、可靠性好、不受油污影響等優(yōu)點，在超精密機床上有著極為廣泛的應(yīng)用。

電渦流位移傳感器的主要原理是電磁感應(yīng)，然而在工業(yè)現(xiàn)場存在極多的干擾磁場源，如何避免干擾磁場的影響，是電渦流位移傳感器需要解決的關(guān)鍵問題。目前，電渦流位移傳感器主要采用電磁屏蔽的措施避免外界磁場干擾的影響，專利申請CN104729544A、CN109668504A等也提出通過探頭抵消和電路濾波來提高抗干擾磁場的能力。然而，現(xiàn)有方法無法徹底消除干擾磁場的影響，輸出信號仍會殘留與干擾磁場相關(guān)的噪聲成分，需要使用其他方法加以消除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過干擾磁場檢測模塊獲得干擾磁場信號，利用干擾磁場信號與干擾磁場噪聲的相關(guān)性，在通用的位移測量模塊基礎(chǔ)上，消除輸出信號中殘留的干擾磁場噪聲成份的電渦流位移傳感器的干擾磁場噪聲消除方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種電渦流位移傳感器的干擾磁場噪聲消除方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)選取一個通用的傳感器探頭，傳感器探頭的前端設(shè)置有用于測量探測線圈與目標(biāo)導(dǎo)體之間的距離x的探測線圈，探測線圈受到周圍環(huán)境中干擾磁場B的影響；

(2)選取一個通用的位移測量模塊，設(shè)計制作一個干擾磁場檢測模塊和一個磁場噪聲消除模塊，探測線圈依次通過同軸電纜和電纜接口分別連接到位移測量模塊和干擾磁場檢測模塊，位移測量模塊和干擾磁場檢測模塊的輸出信號均連接到磁場噪聲消除模塊；

(3)干擾磁場檢測模塊的輸出信號為干擾磁場信號U_m；位移測量模塊的輸出信號包含待測位移信號U_x和干擾磁場噪聲N_m；

(4)干擾磁場噪聲N_m與干擾磁場信號U_m之間存在相關(guān)性，利用磁場標(biāo)定系統(tǒng)，測得N_m與U_m的頻率特性方程如下：

N_m＝H(s)·U_m (1)

(5)頻率特性參量H(s)存儲在磁場噪聲消除模塊內(nèi)，使得干擾磁場檢測模塊輸出的干擾磁場信號U_m通過方程(1)轉(zhuǎn)換為干擾磁場噪聲N_m，并與位移測量模塊的輸出信號U_x+N_m相減，則磁場噪聲消除模塊的輸出信號為消除了干擾磁場噪聲N_m的待測位移信號U_x。