一种磁致伸缩传感器校准方法及装置

  

  (19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号0.1(22)申请日2023.01.10(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN115727929A(43)申请公布日2023.03.03(73)专利权人新创碳谷集团有限公司地址213127江苏省常州市新北区黄海路329号(72)发明人谈昆伦陈玉祥任春生陈龙蒋国中刘勇俊陈香伟周豪张子宁王仁穆(74)专利代理机构北京锦信诚泰知识产权代理有限公司11813专利代理师倪青华(51)Int.Cl.G01F25/20(2022.01)审查员王琳(54)发明名称一种磁致伸缩传感器校准方法及装置(57)摘要本发明涉及传感器校准技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩传感器校准方法及装置。由于纺丝工艺中对液面检测需求较高，因此磁致伸缩传感器在使用前需要对其进行校准来尽可能地消除自身的误差。本发明在校准过程中通过抽水、称重、换算来算出理论上液面高度变化，然后将其与磁致伸缩传感器实际测出的数值作比较，从而得到磁致伸缩传感器的误差值，并将磁致伸缩传感器的测量范围分成了多个测量段，每个测量段都有对应的误差值，并且将这些误差值集中生成误差库，则在磁致伸缩传感器的实际使用中，就能够准确的通过活动磁环所在的测量段来对磁致伸缩传感器的测量结果进行对应的误差值补偿，来保证磁致伸缩传感器对液面位置测量的准确性。权利要求书1页说明书6页附图4页CN115727929B2023.04.18CN115727929B1.一种磁致伸缩传感器校准方法，其特征是，步骤包括：S10：在第一容器(1)中加水，将磁致伸缩传感器固定安装第一容器(1)顶部，并使浮球和检测杆均伸入水中；记录第一容器(1)截面面积为S，并记录此时磁致伸缩传感器检验测试出的距离数据为h0；S20：从第一容器(1)中抽出质量为m的水；S30：记录磁致伸缩传感器检验测试出的距离数据为h，则可算出浮球测量下降距离Hg；根据抽水量计算液位理论下降距离Ht；之后可得误差值ΔH=Hg‑Ht；S40：重复多次S20~S30，设n为抽水次数，则可得到多个误差值ΔHn，对于第n次抽水，有：磁致伸缩传感器测量数据为hn；液位理论下降距离Htn=n·m·ρ/S，ρ为水的密度；浮球测量下降距离Hgn=hn‑h0；误差值ΔHn=Hgn‑Htn；设定合格误差区间，当所有ΔHn均在合格误差区间内时判定磁致伸缩传感器合格；S50：建立误差库，用于记录磁致伸缩传感器各个测量段的误差值，误差值ΔHn对应测量距离为(n‑1)·Ht~n·Ht的测量段。2.依据权利要求1所述的磁致伸缩传感器校准方法，其特征是，步骤S20中，使用蠕动泵从第一容器(1)中抽取定量体积的水。3.依据权利要求2所述的磁致伸缩传感器校准方法，其特征是，步骤S20中，将第二容器(3)放置在称重装置(2)上进行称重，从第一容器(1)中抽出的水直接排入第二容器(3)内。4.依据权利要求1所述的磁致伸缩传感器校准方法，其特征是，步骤S20~S30中，通过检验测试磁致伸缩传感器的电流值I来计算出磁致伸缩传感器检验测试出的距离数值，具体计算方式如下：记磁致伸缩传感器的有效检验测试范围内电流下限值为Imin、电流上限值为Imax，对应有效检验测试范围内检测距离下限值为Lmin、距离上限值为Lmax，则磁致伸缩传感器的检验测试的数据h=I·(Lmax‑Lmin)/(Imax‑Imin)。5.一种磁致伸缩传感器校准装置，用于实现如权利要求1~4任一项所述的磁致伸缩传感器校准方法，其特征是，包括：第一容器(1)，内部有向上开口的腔体；磁致伸缩传感器固定在所述第一容器(1)顶部；称重装置(2)，用于对第二容器(3)进行称重；抽水装置(4)，用于将水从第一容器(1)中抽出并排入第二容器(3)内；电流检测装置(5)，用于检测磁致伸缩传感器的电流。6.依据权利要求5所述的磁致伸缩传感器校准装置，其特征是，所述第一容器(1)底端设置出水孔(11)，所述抽水装置(4)从所述出水孔(11)向外抽水。7.依据权利要求5所述的磁致伸缩传感器校准装置，其特征是，所述抽水装置(4)为蠕动泵。8.依据权利要求5所述的磁致伸缩传感器校准装置，其特征是，所述第二容器(3)底端设置支撑盘(31)。权利要求书1/1页2CN115727929B2一种磁致伸缩传感器校准方法及装置技术领域[0001]本发明涉及传感器校准技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩传感器校准方法及装置。背景技术[0002]在纺丝工艺中，经常一定要通过传感器来对料液的液面位置做测量。磁致伸缩传感器是一种通过非接触式的测控技术来精确地检测活动磁环在检测杆上的绝对位置、进而测量被检测产品的实际位移值的传感器，其活动磁环和检测杆并无非间接接触，因此能避免摩擦对检测结果造成的影响，适合用于液位的检测。[0003]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一个浮球内，将带有检测杆的主体做固定，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。由于纺丝工艺中对液面位置的精度要求非常高，通常只有几丝的偏差，因此磁致伸缩传感器自身的误差就可能会影响到检测的准确性。[0004]因此，需要一种能够对磁致伸缩传感器进行校准的方法和装置。发明内容[0005]本发明提供了一种磁致伸缩传感器校准方法，可以轻松又有效地解决背景技术中的问题。本发明还提供一种磁致伸缩传感器校准装置，能够更好的起到相同的技术效果。[0006]本发明提供的一种磁致伸缩传感器校准方法，步骤包括：[0007]S10：在第一容器中加水，将磁致伸缩传感器固定安装第一容器上方，并使浮球和检测杆均伸入水中；记录第一容器截面面积为S，并记录此时磁致伸缩传感器检验测试出的距离数据为h0；[0008]S20：从第一容器中抽出质量为m的水；[0009]S30：记录磁致伸缩传感器检验测试出的距离数据为h，则可算出浮球测量下降距离Hg；根据抽水量计算液位理论下降距离Ht；之后可得误差值ΔH=Hg‑Ht；[0010]S40：重复多次S20~S30，设n为抽水次数，则可得到多个误差值ΔHn；设定合格误差区间，当所有ΔHn均在合格误差区间内时判定磁致伸缩传感器合格；[0011]S50：建立误差库，用于记录磁致伸缩传感器各个测量段的误差值，误差值ΔHn对应测量距离为(n‑1)·Ht ~ n·Ht的测量段。 [0012] 进一步地，步骤S20中，使用蠕动泵从第一容器中抽取定量体积的水。 [0013] 进一步地，步骤S20中，将第二容器放置在称重装置上进行称重，从第一容器中抽 出的水直接排入第二容器内。 [0014] 进一步地，步骤S20 ~ S30中，通过检验测试磁致伸缩传感器的电流值I来计算出磁致伸 缩传感器检验测试出的距离数值，具体计算方式如下： [0015] 记磁致伸缩传感器的有效检验测试范围内电流下限值为Imin、电流上限值为Imax，对 应有效检验测试范围内检测距离下限值为Lmin、距离上限值为Lmax，则磁致伸缩传感器的检测 说明书 1/6 页 3 CN 115727929 B 3 数据h=I·(Lmax‑Lmin)/(Imax‑Imin)。 [0016] 进一步地，步骤S40中，对于第n次抽水，有： [0017] 磁致伸缩传感器测量数据为hn； [0018] 液位理论下降距离Ht=m·ρ/S，ρ为水的密度； [0019] 浮球测量下降距离Hgn=hn‑h(n‑1)； [0020] 误差值ΔHn=Hgn‑Ht。 [0021] 进一步地，步骤S40中，对于第n次抽水，有： [0022] 磁致伸缩传感器测量数据为hn； [0023] 液位理论下降距离Htn=n·m·ρ/S，ρ为水的密度； [0024] 浮球测量下降距离Hgn=hn‑h0； [0025] 误差值ΔHn=Hgn‑Htn。 [0026] 本发明还提供的一种磁致伸缩传感器校准装置，用于实现上述的磁致伸缩传感器 校准方法，包括： [0027] 第一容器，内部有向上开口的腔体；磁致伸缩传感器固定在所述第一容器顶部； [0028] 称重装置，用于对第二容器进行称重； [0029] 抽水装置，用于将水从第一容器中抽出并排入第二容器内； [0030] 电流检测装置，用于检测磁致伸缩传感器的电流。 [0031] 进一步地，所述第一容器底端设置出水孔，所述抽水装置从所述出水孔向外抽水。 [0032] 进一步地，所述抽水装置为蠕动泵。 [0033] 进一步地，所述第二容器底端设置支撑盘。 [0034] 通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果： [0035] 本方法通过抽水来使液面高度产生一些变化，通过对抽出水的量进行称重计算出理论 上液面高度变化的数值，然后将其与磁致伸缩传感器实际测出的数值作比较，从而得到 磁致伸缩传感器的误差值，来判断磁致伸缩传感器的误差合不合格；并且本方法在获取误 差值时，通过多次抽水、计算误差量的方式，将磁致伸缩传感器的测量范围分成了多个测量 段，每个测量段都有对应的误差值，并且将这些误差值集中生成误差库，则在磁致伸缩传感 器的实际使用中，就能够准确的通过活动磁环所在的测量段来对磁致伸缩传感器的测量结果进行 对应的误差值补偿，来保证磁致伸缩传感器对液面位置测量的准确性。 附图说明 [0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现存技术中的技术方案，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， 还能够准确的通过这些附图获得其他的附图。 [0037] 图1为磁致伸缩传感器的结构示意图； [0038] 图2为本发明中ΔHn的计算方式一的原理示意图； [0039] 图3为本发明中ΔHn的计算方式二的原理示意图； [0040] 图4为本发明中磁致伸缩传感器校准装置的结构示意图； [0041] 附图标记：01、磁致伸缩传感器；02、浮球；03、检测杆；1、第一容器；11、出水孔；2、 说明书 2/6 页 4 CN 115727929 B 4 称重装置；3、第二容器；31、支撑盘；4、抽水装置；5、电流检测装置。 具体实施方式 [0042] 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。 [0043] 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一定要有特定的方 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。 [0044] 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，可以详细情况理解上述术语在 本发明中的具体含义。 [0045] 本发明涉及一种磁致伸缩传感器校准方法，步骤包括： [0046] S10：在第一容器1中加水，将磁致伸缩传感器01固定安装第一容器1上方，并使浮 球02和检测杆03均伸入水中，使浮球02位于检测杆03可测范围的最顶端；记录第一容器1截 面面积为S，并记录此时磁致伸缩传感器01检测出的距离数据为h0； [0047] S20：从第一容器1中抽出质量为m的水后，第一容器1内的水位下降，浮球02跟着水 位下降； [0048] S30：记录磁致伸缩传感器01检测出的距离数据为h，则可计算浮球02测量下降距 离Hg；根据密度体积质量公式，可以反推计算液位理论下降距离Ht=m·ρ/S，ρ为水的密度； 之后可得误差值ΔH=Hg‑Ht； [0049] S40：重复多次S20 ~ S30，则可得到多个误差值，设n为抽水次数，则就会产生n个误 差值，分别记作ΔH1、ΔH2……ΔHn；设定合格误差区间，当所有ΔHn均在合格误差区间内

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