CN115752662A - 一种磁致伸缩传感器一致性校验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器校验技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩传感器一致性校验方法及装置，方法步骤包括：S10：选取一个参考传感器，并对其他待测传感器进行1、2……n编号；S20：将盛水容器和安装板顶面调整至水平；S30：将参考传感器和1号待测传感器装在安装板上，两个传感器的浮球和测量杆均伸入盛水容器中；S40：向盛水容器内加水至液面与盛水容器顶面平齐，记此时参考传感器示数Hbm0和待测传感器示数Hme0；S50：分q次从盛水容器中抽水，并计算每次抽水后的测量误差ΔHq；S60：求平均值得到校准值c；S70：用2~n号待测传感器替换1号待测传感器，并按S40~S60步骤来计算各编号待测传感器的校准值c。本发明能够保证多个磁致伸缩传感器检测的一致性。

Description

一种磁致伸缩传感器一致性校验方法及装置

技术领域

本发明涉及传感器校验技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩传感器一致性校验方法及装置。

背景技术

纺丝工艺是一种制造化学纤维的工序，其通过将一种料液喷入另一种料液中，使两种料液产生化学反应形成化学纤维丝。喷料时，需要严格控制料液和喷头之间的距离，才能保证最终的化学纤维成品的质量，因此需要对料液液面的位置进行实时测量，从而能够及时调整喷头的高度。磁致伸缩传感器作为一种浮球和检测杆之间非接触式的传感器，能够有效减少摩擦对检测结果的影响，因此现有相关技术中会采用磁致伸缩传感器来检测液面高度。

磁致伸缩传感器在检测液位时的结构如图1所示，其活动磁环会安装在浮球内，将带有检测杆的主体进行固定，浮球会随着液位的变化而移动，从而通过浮球带动活动磁环的移动实现对液位的检测。在使用过程中，需要对料液液面的多个点位进行检测来综合计算出喷头的移动距离，但是由于多个磁致伸缩传感器直接会不可避免地存在加工、安装误差，比如多个磁致伸缩传感器之间的活动磁环在浮球内的位置不同、或者传感器内检测部件性能的细微差异等，就会导致多个磁致伸缩传感器所测量的结果之间存在一定的差异，多个误差累加就会导致最终计算出的液面位置产生极大的误差，严重影响纺丝工艺的质量。

因此，需要一种能够将多个磁致伸缩传感器之间进行校验、保证多个磁致伸缩传感器检测一致性的方法和装置。

发明内容

本发明提供了一种磁致伸缩传感器一致性校验方法，可以有效地解决背景技术中的问题。本发明还提供了一种磁致伸缩传感器一致性校验装置，可以起到相同的技术效果。

本发明提供的一种磁致伸缩传感器一致性校验方法，步骤包括：

S10：选取一个磁致伸缩传感器作为参考传感器，并对其他待测的磁致伸缩传感器按照1、2……n进行编号；

S20：调整盛水容器，使盛水容器顶面水平；在盛水容器上方设置安装板，并将安装板的顶面调整至水平；

S30：将参考传感器和1号待测传感器均装在安装板上，且两个传感器的安装面均贴合安装板顶面，两个传感器的浮球和测量杆均伸入盛水容器中；

S40：向盛水容器内加水至液面与盛水容器顶面平齐，记此时参考传感器示数Hbm0和待测传感器示数Hme0；

S50：分q次从盛水容器中抽水，且每次抽出的水的体积相同；每次抽水后，均记录参考传感器示数Hbmq和待测传感器示数Hmeq，测量误差ΔHq=(Hbmq-Hbm0)-(Hmeq-Hme0)；

S60：对ΔH1、ΔH2……ΔHq求平均值得到校准值c=(ΔH1+ΔH2+……+ΔHq)/q；

S70：保持参考传感器的安装，依次用2~n号待测传感器替换1号待测传感器，并且每次替换传感器后均重复S40~S60步骤来对各编号待测传感器的校准值c进行计算。

进一步地，步骤S10中，对所有磁致伸缩传感器进行单独检测，检测其每个磁致伸缩传感器测量出的液面高度变化和实际液面高度变化的误差，选取误差最小的一个磁致伸缩传感器作为参考传感器。

进一步地，步骤S50中，设置称重装置和放置在称重装置上的称量容器，将从盛水容器中抽出的水排入称量容器中，并使每次抽水从盛水容器中抽出的水的质量均为m。

进一步地，步骤S60中，在计算出校准值后，再对校准值c的合格度进行检验，检验通过即可确定校准值c，检验未通过就对校准值c进行调整直至检验通过，若校准值c始终无法调整至检验通过，则判断该编号的待测传感器不能使用。

进一步地，步骤S60中，校验校准值c合格度的具体步骤如下：

计算误差判断值K1、K2……Kq，其中K1=ΔH1-c、K2=ΔH2-c……Kq=ΔHq-c；

设定合格区间Kmin~Kmax，若任意Kq均在合格区间内，则判定校准值c合格度检验通过，否则认为校准值c合格度检验不通过。

进一步地，在校准值c确定后，将校准值c补偿进待测传感器的示数中，并重复S40~S50的步骤，根据新计算ΔHq对校验效果进行评价。

进一步地，步骤S10和步骤S70中，对参考传感器和待测传感器均使用扭力扳手进行安装，并且在安装时均使扭力扳手保持相同的旋紧扭矩。

本发明还提供的一种磁致伸缩传感器一致性校验装置，应用于上述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，包括：

盛水容器，内部设置用于储水的空腔；所述盛水容器的底部设置多个高度调整结构；

安装板，固定安装在盛水容器上方，用于安装磁致伸缩传感器；所述安装板的顶面和所述盛水容器的顶面相互平行；

称量容器，内部设置用于储水的空腔；

称重装置，用于对所述称量容器进行称重；

抽水装置，用于从盛水容器中抽水并排入所述称量容器中。

进一步地，所述盛水容器的底部设置出水孔，所述抽水装置通过所述出水孔抽水。

进一步地，所述盛水容器顶部设置向上延伸的延伸段，所述延伸段顶面抵住与所述安装板底面。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明通过将一个传感器作为参考，将其他待测传感器通过与参考传感器进行同步测试的方式，来测量出其他待测传感器与参考传感器之间的检测误差，然后通过计算出其他各个待测传感器的校准值c，则在后续传感器的使用过程中，就能够通过校准值c对各个待测传感器的示数进行补偿，使各个待测传感器与参考传感器检测出来的液位变化的一致性大大提升，从而保证对液位检测的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中磁致伸缩传感器的结构示意图；

图2为本发明中磁致伸缩传感器一致性校验的结构示意图；

图3为本发明中盛水容器的侧面剖视图；

附图标记：01、浮球；02、检测杆；1、盛水容器；11、高度调整结构；12、出水孔；13、延伸段；2、安装板；3、称量容器；4、称重装置；5、抽水装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明涉及一种磁致伸缩传感器一致性校验方法，步骤包括：

S10：选取一个磁致伸缩传感器作为参考传感器；并且对其他待测的磁致伸缩传感器按照1、2……n进行编号；

S20：使用水平仪来调整盛水容器1，使盛水容器1顶面水平；在盛水容器1上方设置安装板2，并将安装板2的顶面也调整至水平；

S30：将参考传感器和1号待测传感器均装在安装板2上，且两个传感器的安装面均贴合安装板2顶面，两个传感器的浮球01和测量杆均伸入盛水容器1中；

S40：向盛水容器1内加水至液面与盛水容器1顶面平齐，此时就找到了浮球02的起始点，记此时参考传感器示数Hbm0和待测传感器示数Hme0；

S50：分q次从盛水容器1中抽水，且每次抽出的水的体积相同；每次抽水后，均记录参考传感器示数Hbmq和待测传感器示数Hmeq，测量误差ΔHq=(Hbmq-Hbm0)-(Hmeq-Hme0)；即：

在第1次抽水后，q=1，可记录传感器示数Hbm1和传感器示数Hme1，测量误差ΔH1=(Hbm1-Hbm0)-(Hme1-Hme0)；

在第2次抽水后，q=2，可记录传感器示数Hbm2和传感器示数Hme2，测量误差ΔH2=(Hbm2-Hbm0)-(Hme2-Hme0)；

……

在第q次抽水后，可记录传感器示数Hbmq和待测传感器示数Hmeq，测量误差ΔHq=(Hbmq-Hbm0)-(Hmeq-Hme0)；

优选在第1次抽水前，使浮球01位于检测杆02的顶端；第q次抽水后，使浮球01位于检测杆02的底端；从而实现对传感器上尽可能大的范围进行校准检测；

S60：对ΔH1、ΔH2……ΔHq求平均值得到校准值c=(ΔH1+ΔH2+……+ΔHq)/q；

S70：保持参考传感器的安装，依次用2~n号待测传感器替换1号待测传感器，并且每次替换传感器后均重复S40~S60步骤来对各编号待测传感器的校准值c进行计算。

具体的，本发明通过选出一个磁致伸缩传感器来作为参考传感器，将其他待测传感器通过与参考传感器进行同步测试的方式来测量出其他待测传感器与参考传感器之间的检测误差，然后通过计算出其他各个待测传感器的校准值c，则在后续传感器的使用过程中，就能够通过校准值c对各个待测传感器的示数加上校准值c进行补偿，将补偿后的数值作为该待测传感器最终的检测数据，使各个待测传感器与参考传感器检测出来的液位变化的一致性大大提升，从而保证对液位检测的准确度。

参考传感器由于是用作基准的，其在实际使用时会被安装在最重要的检测部位，其检测的准确度会对整个校验方法造成重要的影响，因此优选在步骤S10中，对所有磁致伸缩传感器进行单独检测，检测其每个磁致伸缩传感器测量出的液面高度变化和实际液面高度变化的误差，选取其中误差最小的一个磁致伸缩传感器作为参考传感器。

对于所有的待测传感器，只有保证其最开始时的起始检测点一致，才能使对待测传感器的校准程度最为准确，为了更加便于起始点的确定并保证确定出的起始点的准确性，优选在步骤S40中，通过加水至液面与盛水容器1顶面平齐的方式来找浮球01的起始点，则对于任意更换的一个待测传感器，都可以使其浮球01的起始点在盛水容器1顶面处，从而能够快速对齐各个待测传感器的起始点。

为了便于控制每次的抽水量，优选在步骤S50中，设置称重装置4和放置在称重装置4上的称量容器3，将从盛水容器1中抽出的水排入称量容器3中，利用称重装置4来称量抽出的水的质量，通过使每次抽水从盛水容器1中抽出的水的质量均为m来保证每次抽水的一致，同时还能够通过质量体积密度公式来反推出水理论的下降高度h=mρ/S，ρ为水的密度，S为盛水容器1的截面面积。

为了保证校准值c对磁致伸缩传感器检测结果的调整效果，优选步骤S60中，在计算出校准值后，再对校准值c的合格度进行检验，检验通过即可确定校准值c，检验未通过就对校准值c进行调整直至检验通过，若校准值c始终无法调整至检验通过，则判断该编号的待测传感器不能使用。

步骤S60中，校验校准值c合格度的具体步骤如下：

计算误差判断值K1、K2……Kq，其中K1=ΔH1-c、K2=ΔH2-c……Kq=ΔHq-c；

人工设定合格区间Kmin~Kmax，若任意Kq均在合格区间内，则判定校准值c合格度检验通过，否则认为校准值c合格度检验不通过，则根据Kq与Kmin~Kmax的差距来手动对校准值c的值进行调整，如果差距过大就可以直接判断该编号的待测传感器不能使用。

在校准值c确定后，将校准值c补偿进待测传感器的示数中，并重复S40~S50的步骤，根据新计算ΔHq对现在正在检测的待测传感器的校验效果进行评价，在实际生产中，就可以根据安装位置的需求和评价结果来选取待测传感器进行安装，比如在关键测量位置就选用评价结果较好的待测传感器，在不关键的测量位置就选用评价结果较差的待测传感器。

磁致伸缩传感器的安装通常通过螺纹旋紧的方式，旋紧扭矩如果过大就会让磁致伸缩传感器的位置多下降几丝，反之如果过小就会让磁致伸缩传感器的位置多上升几丝，由于在纺丝过程中料液液面波动的距离本身也只有几丝到十几丝之间，因此磁致伸缩传感器的安装误差会对其检验造成非常大的影响。为了避免这种影响，本方法优选在步骤S10和步骤S70中，对参考传感器和待测传感器均使用扭力扳手进行安装，并且在安装时均使扭力扳手保持相同的旋紧扭矩T，在后续实际对磁致伸缩传感器进行安装的过程中，也使用扭力扳手并保持旋紧扭矩T地将所有磁致伸缩传感器安装至检测位置，从而保证多个磁致伸缩传感器在检测时和实际安装时的旋入程度相同，从而避免在磁致伸缩传感器的安装过程中出现新的误差。

本发明还涉及一种磁致伸缩传感器一致性校验装置，应用于上述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，如图2~3所示，包括：

盛水容器1，内部设置用于储水的空腔；盛水容器1的底部设置多个高度调整结构11，通过调整高度调整结构11的伸出高度就能够将盛水容器1的顶面调整至水平；

安装板2，固定安装在盛水容器1上方，用于安装磁致伸缩传感器；安装板2的顶面和盛水容器1的顶面相互平行，当盛水容器1的顶面调整至水平后，安装板2的顶面也就达到了水平状态；

称量容器3，内部设置用于储水的空腔；

称重装置4，用于对称量容器3进行称重；

抽水装置5，用于从盛水容器1中抽水并排入称量容器3中。

优选在盛水容器1的底部设置出水孔12，抽水装置5通过出水孔12抽水，则在抽水的过程中可以尽可能地保证盛水容器1内液面的平稳，从而尽可能地减少对磁致伸缩传感器的影响，保证检测的准确性。优选在盛水容器1顶部设置向上延伸的延伸段13，延伸段13顶面抵住与安装板2底面，从而保证盛水容器1顶部和安装板2之间的间距恒定，防止在校验过程中安装板2出现意外下降导致检测不准。抽水装置5优选为蠕动泵，其抽水时产生的冲击较小，且能够更精确地控制抽水量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤包括：

S10：选取一个磁致伸缩传感器作为参考传感器，并对其他待测的磁致伸缩传感器按照1、2……n进行编号；

S20：调整盛水容器(1)，使盛水容器(1)顶面水平；在盛水容器(1)上方设置安装板(2)，并将安装板(2)的顶面调整至水平；

S30：将参考传感器和1号待测传感器均装在安装板(2)上，且两个传感器的安装面均贴合安装板(2)顶面，两个传感器的浮球和测量杆均伸入盛水容器(1)中；

S40：向盛水容器(1)内加水至液面与盛水容器(1)顶面平齐，记此时参考传感器示数Hbm0和待测传感器示数Hme0；

S50：分q次从盛水容器(1)中抽水，且每次抽出的水的体积相同；每次抽水后，均记录参考传感器示数Hbmq和待测传感器示数Hmeq，测量误差ΔHq=(Hbmq-Hbm0)-(Hmeq-Hme0)；

S60：对ΔH1、ΔH2……ΔHq求平均值得到校准值c=(ΔH1+ΔH2+……+ΔHq)/q；

S70：保持参考传感器的安装，依次用2~n号待测传感器替换1号待测传感器，并且每次替换传感器后均重复S40~S60步骤来对各编号待测传感器的校准值c进行计算。

2.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤S10中，对所有磁致伸缩传感器进行单独检测，检测其每个磁致伸缩传感器测量出的液面高度变化和实际液面高度变化的误差，选取误差最小的一个磁致伸缩传感器作为参考传感器。

3.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤S50中，设置称重装置(4)和放置在称重装置(4)上的称量容器(3)，将从盛水容器(1)中抽出的水排入称量容器(3)中，并使每次抽水从盛水容器(1)中抽出的水的质量均为m。

4.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤S60中，在计算出校准值后，再对校准值c的合格度进行检验，检验通过即可确定校准值c，检验未通过就对校准值c进行调整直至检验通过，若校准值c始终无法调整至检验通过，则判断该编号的待测传感器不能使用。

5.根据权利要求4所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤S60中，校验校准值c合格度的具体步骤如下：

计算误差判断值K1、K2……Kq，其中K1=ΔH1-c、K2=ΔH2-c……Kq=ΔHq-c；

设定合格区间Kmin~Kmax，若任意Kq均在合格区间内，则判定校准值c合格度检验通过，否则认为校准值c合格度检验不通过。

6.根据权利要求5所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，在校准值c确定后，将校准值c补偿进待测传感器的示数中，并重复S40~S50的步骤，根据新计算ΔHq对校验效果进行评价。

7.根据权利要求1所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，其特征在于，步骤S10和步骤S70中，对参考传感器和待测传感器均使用扭力扳手进行安装，并且在安装时均使扭力扳手保持相同的旋紧扭矩。

8.一种磁致伸缩传感器一致性校验装置，其特征在于，应用于如权利要求1~7任一项所述的磁致伸缩传感器一致性校验方法，包括：

盛水容器(1)，内部设置用于储水的空腔；所述盛水容器(1)的底部设置多个高度调整结构(11)；

安装板(2)，固定安装在盛水容器(1)上方，用于安装磁致伸缩传感器；所述安装板(2)的顶面和所述盛水容器(1)的顶面相互平行；

称量容器(3)，内部设置用于储水的空腔；

称重装置(4)，用于对所述称量容器(3)进行称重；

抽水装置(5)，用于从盛水容器(1)中抽水并排入所述称量容器(3)中。

9.根据权利要求8所述的磁致伸缩传感器一致性校验装置，其特征在于，所述盛水容器(1)的底部设置出水孔(12)，所述抽水装置(5)通过所述出水孔(12)抽水。

10.根据权利要求8所述的磁致伸缩传感器一致性校验装置，其特征在于，所述盛水容器(1)顶部设置向上延伸的延伸段(13)，所述延伸段(13)顶面抵住与所述安装板(2)底面。

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