傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及傳感器安全監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳感器作為一種檢測裝置，是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代工業(yè) 生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使 設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。然而傳感器輸出的信號和傳 感器的狀態(tài)密切相關(guān)，傳感器的松動、抖動和損壞都會直接影響設(shè)備的正常工作狀態(tài)，傳感 器的松動、抖動都與傳感器的機(jī)械安裝有關(guān)，傳感器安裝螺絲的松動，機(jī)械自身的抖動都會 對傳感器的信號輸出產(chǎn)生影響。密切觀察傳感器的狀態(tài)至關(guān)重要，目前尚無就針對傳感器 的松動、抖動、損壞檢測的有效解決方案，而傳感器松動、抖動、損壞作為系統(tǒng)失常工作的誘 因很難被發(fā)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方 法，本發(fā)明以傳感器為監(jiān)測對象，實(shí)現(xiàn)傳感器松動、抖動、損壞等異常狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0004] 傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，包括以下步驟：
[0005] (1)設(shè)置k階高通濾波器產(chǎn)生k階濾波器系數(shù)：
[0006]設(shè)置傳感器采樣頻率為n，并根據(jù)傳感器濾波需求設(shè)置濾波器階數(shù)、阻帶頻率和 通帶頻率；設(shè)計(jì)高通濾波器，并導(dǎo)出設(shè)置好的濾波器系數(shù)，濾波器系數(shù)記為濾波器系數(shù)序列 b(m)，濾波器系數(shù)序列b(m)的長度記為1，序列號m從1開始；
[0007] (2)采集傳感器的輸出信號：
[0008] 已知采樣頻率為n，實(shí)時(shí)采集傳感器的輸出信息，將采集的數(shù)據(jù)按照采集順序記 為傳感器數(shù)據(jù)序列a(z)，序列號z從1開始；
[0009] (3)連續(xù)不斷采集傳感器數(shù)據(jù)，將傳感器數(shù)據(jù)序列a(z)和濾波器系數(shù)序列b(m)帶 入卷積公式得出新的序列y(n),并實(shí)時(shí)不斷的計(jì)算y(n),卷積公式如下：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，包括以下步驟： (1) 設(shè)置k階高通濾波器產(chǎn)生k階濾波器系數(shù)： 設(shè)置傳感器采樣頻率為n，并根據(jù)傳感器濾波需求設(shè)置濾波器階數(shù)、阻帶頻率和通 帶頻率；設(shè)計(jì)高通濾波器，并導(dǎo)出設(shè)置好的濾波器系數(shù)，濾波器系數(shù)記為濾波器系數(shù)序列 b (m)，濾波器系數(shù)序列b (m)的長度記為1，序列號m從1開始； (2) 采集傳感器的輸出信號： 已知采樣頻率為n，實(shí)時(shí)采集傳感器的輸出信息，將采集的數(shù)據(jù)按照采集順序記為傳 感器數(shù)據(jù)序列a(z)，序列號z從1開始； (3) 連續(xù)不斷采集傳感器數(shù)據(jù)，將傳感器數(shù)據(jù)序列a(z)和濾波器系數(shù)序列b(m)帶入卷 積公式得出新的序列y(n),并實(shí)時(shí)不斷的計(jì)算y(n),卷積公式如下：
其中：y(n)為經(jīng)過卷積運(yùn)算以后所得到的一個(gè)新的序列， n為經(jīng)過卷積運(yùn)算以后所得到的一個(gè)新的序列y(n)的序號， a為傳感器數(shù)據(jù)序列， b為濾波器系數(shù)序列， 1為濾波器系數(shù)序列的長度， i 為 1，2,3……1-2, 1-1，1 ; (4) 將新的序列y(n)中每個(gè)元素取絕對值，取新序列中的任意一段長度為Ien的數(shù)據(jù) 并相加得到判斷變量sum ;其中序列y(n)中序列號n < 1的數(shù)據(jù)均視為無效數(shù)據(jù)而舍去；
其中sum為最終松動抖動所用到的判斷變量， Ien為取得該任意一段數(shù)據(jù)的長度參數(shù)， y(j)為卷積公式產(chǎn)生的新的序列，j為序列y(j)的序號， X為該任意一段數(shù)據(jù)的起始序列號，X〉= 1 ; (5) 將判斷變量sum與判斷閾值對比，大于判斷閾值則說明傳感器輸出數(shù)據(jù)有問題；小 于判斷閾值說明傳感器正常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，其特征是，判斷閾值的設(shè)定方 法為： 1) 分別采集傳感器靜止時(shí)和抖動時(shí)的輸出數(shù)據(jù)，按照步驟（1)到（4)，得出靜止時(shí)的判 斷變量Sum1和抖動時(shí)的判斷變量sum 2; 2) 數(shù)據(jù)長度Ien相同的情況下，多次重復(fù)采集兩組數(shù)據(jù)，得到靜止時(shí)判斷變量的平均 值和抖動時(shí)判斷變量的平均值為_1^ ; 3) 調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)長度len，直到平均值和有明顯區(qū)別后，設(shè)定判斷閾值為： (smnl+ 5111?) / 2;明顯區(qū)別是指，所有的SUIIi2值中的最小值，大于所有sum雇里的最 大值；并且所有的Sum2值的平均值（MISQ大于所有的Sum1值的平均值即
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，其特征是：所述步驟（2)中n 階濾波器系數(shù)可通過MATLAB軟件中的FDATooI工具產(chǎn)生；所述工具FDATooI中Response Type選擇Highpass，設(shè)置濾波器階數(shù)Filter Order中的Specify order，或者直接選擇 Minimum order，設(shè)置采樣頻率Fs、帶阻頻率Fstop和帶通頻率Fpass，其他參數(shù)默認(rèn)，然后 導(dǎo)出設(shè)置好的濾波器系數(shù)，濾波器系數(shù)記為序列b (m)，序列b (m)的長度記為1，序列號m從 1開始；所述采樣頻率Fs為傳感器自身輸出頻率，所述帶阻頻率Fstop為振動、抖動頻率， 所述帶通頻率Fpass為傳感器輸出連續(xù)增長或連續(xù)減小的方向切換頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，其特征是：所述步驟 (5)中判斷傳感器結(jié)構(gòu)是否松動的方法為： 累計(jì)多次采集傳感器的數(shù)據(jù)，如果判斷變量sum連續(xù)多次大于判斷閾值，檢查傳感器 安裝，是否為機(jī)械松動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，其特征是：所述傳感 器為測量的物理量在整個(gè)量程內(nèi)的變化是連續(xù)性的，輸出信號在整個(gè)量程內(nèi)也是連續(xù)性變 化的傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及傳感器結(jié)構(gòu)松動檢測的方法，本方法以傳感器為監(jiān)測對象，讀取收集傳感器的輸出信息，設(shè)計(jì)高通濾波器，將輸出信號和高通濾波器系數(shù)通過卷積公式計(jì)算得出新的序列，對新序列所有元素取絕對值，累加一定長度的元素，通過累加值與判斷閾值的比較，做出松動抖動的判斷；本發(fā)明能夠?qū)鞲衅饔袩o松動抖動做出判斷，提高傳感器使用的可靠性和安全性。
【IPC分類】G01D18-00
【公開號】CN104819738
【申請?zhí)枴緾N201510190426
【發(fā)明人】徐昺
【申請人】嘉興海格力思電子科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月21日