【摘要】：電渦流位移傳感器是根據(jù)動(dòng)態(tài)變化的磁場(chǎng)中金屬導(dǎo)體的渦流效應(yīng)制作而成,該傳感器的架構(gòu)簡明,制作成本低,對(duì)位移的敏感度較強(qiáng),抗油污干擾能力高,不會(huì)損傷測(cè)量表面。因此電渦流位移傳感器被廣泛應(yīng)用在航空航天,仿生環(huán)境等高精度要求的特殊領(lǐng)域。電渦流位移傳感器實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景較為復(fù)雜,諸多惡劣環(huán)境因素對(duì)其測(cè)量精度和穩(wěn)定性提出了很高的要求。其中,周圍溫度在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)是影響電渦流位移傳感器精度的主要因素,導(dǎo)致其附加誤差較大,為了提高電渦流位移傳感器勘測(cè)的準(zhǔn)確度,縮小溫度附加誤差,本文必須對(duì)此進(jìn)行溫度補(bǔ)償,其主要的研究內(nèi)容如下:(1)闡述電渦流傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理,并對(duì)多元回歸分析,最小二乘支持向量機(jī)(LSSVM)和粒子群優(yōu)化的最小二乘支持向量機(jī)(PSO-LSSVM)等多種數(shù)據(jù)融合方法分別進(jìn)行了初步討論。(2)針對(duì)電渦流位移傳感器工作狀態(tài)受溫度影響較大的問題,利用多傳感器融合技術(shù),對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償,其中以電渦流位移傳感器為主,以溫度傳感器為輔助進(jìn)行二維標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),求出未補(bǔ)償前的零位溫度系數(shù)為1.35x10~(-2)/℃,未補(bǔ)償前的靈敏度溫度系數(shù)為1.35x10~(-2)/℃,因?yàn)闇囟犬a(chǎn)生的附加誤差為40.43%。(3)構(gòu)建多元回歸補(bǔ)償,LSSVM和PSO-LSSVM的溫度補(bǔ)償模型,對(duì)電渦流位移傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,并且比較幾個(gè)數(shù)據(jù)融合算法之間補(bǔ)償效果的差別。(4)本文采用一個(gè)STM32單片機(jī),設(shè)計(jì)出帶有無線傳輸功能的實(shí)時(shí)位移測(cè)量系統(tǒng),其中包括信號(hào)采集,放大電路,A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換,報(bào)警電路,nRF2401短距離無線通信傳輸以及LCD顯示。軟件部分包括核心的溫度補(bǔ)償算法和各個(gè)模塊子程序。在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)束后,對(duì)軟件和硬件進(jìn)行不斷地調(diào)試,使各個(gè)模塊之間能夠相互配合,正常工作。研究結(jié)果是,在零位溫度系數(shù)上,二元回歸算法提升到8.181x10~(-4)/℃,LSSVM提升到6.958x10~(-4)/℃,PSO-LSSVM提升到1.81x10~(-4)/℃;在靈敏度溫度系數(shù)上,二元回歸算法提升到3.035x10~(-3)/℃,LSSVM提升到3.696x10~(-3)/℃,PSO-LSSVM提升到5.59x10~(-4)/℃;而在溫度附加誤差這一參數(shù)上,二元回歸算法提升到9.10%,LSSVM提升到11.09%,PSO-LSSVM提升到1.71%。經(jīng)過比較,三者都對(duì)電渦流位移傳感器的溫度性能有一定改善,但粒子群優(yōu)化的最小二乘支持向量機(jī)(PSO-LSSVM)算法對(duì)溫度的補(bǔ)償效果最好。
【圖文】：

1電渦流位移傳感器的原理圖

2電渦流位移傳感器等效電路圖
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2655564