【摘 要】
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电涡流位移检测是一种非接触的测量方法,常温下可实现高精度地测量。但在高温环境中,一方面电涡流传感器检测线圈会因高温膨胀和氧化而损坏,大大降低了其使用寿命;另一方面电涡流传感器检测线圈与被测对象的电导率、待检测金属的磁导率会随温度发生变化,使得检测线圈与待检测金属的涡流趋肤深度发生变化,从而影响检测线圈自身的串联交流电阻与自身的电感,也影响被测对象的等效损耗电阻与等效电感,进而影响涡流传感器检测线圈
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电涡流位移检测是一种非接触的测量方法,常温下可实现高精度地测量。但在高温环境中,一方面电涡流传感器检测线圈会因高温膨胀和氧化而损坏,大大降低了其使用寿命;另一方面电涡流传感器检测线圈与被测对象的电导率、待检测金属的磁导率会随温度发生变化,使得检测线圈与待检测金属的涡流趋肤深度发生变化,从而影响检测线圈自身的串联交流电阻与自身的电感,也影响被测对象的等效损耗电阻与等效电感,进而影响涡流传感器检测线圈的等效电感值L、复阻抗Z和品质因数Q等性质参数,致使涡流传感器发生明显的温度漂移现象,使其检测精度变差,甚至无法正常工作。
针对上述电涡流位移检测中存在的问题,本文展开了相应的研究,具体内容如下:分析了电涡流位移传感器的工作原理和等效电路,得到了常温环境中电涡流位移传感器检测线圈的电感值L和品质因数Q的计算解析式;又进一步通过分析温度影响检测线圈的电感值L和品质因数Q的机理从而对高温涡流传感器的温度特性进行研究,发现检测线圈电感值L受到温度影响而产生的相对变化幅度小于品质因数Q的相对变化幅度;但是由于被测对象的磁导率与湿度的具体解析式未知,无法得到高温环境中传感器检测线圈的电感值L和品质因数Q的计算解析式,也就无法用解析法求得位移x和温度t的值,所以用实验数据建立模型的方法求得位移x和温度t的值。
通过实验采集了不同激励频率f、位移x和温度t条件下电涡流位移传感器检测线圈的多组电感值L和品质因数Q,实验数据验证了分析的正确性;为了得到更加有效的电涡流位移传感器的温度补偿方法,本文对上述实验数据采用分段支持向量回归机(SVR)的方法进行模型辨识,之后利用检测线圈的参数(L和Q)和数学模型准确地求得位移x和温度t的值,为后续电涡流位移传感器的温度补偿提供了坚实的理论基础。
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