传感器结构松动检测的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器安全监测领域，尤其涉及传感器结构松动检测的方法。
【背景技术】
[0002] 传感器作为一种检测装置，是实现自动检测和自动控制的首要环节，在现代工业 生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使 设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。然而传感器输出的信号和传 感器的状态密切相关，传感器的松动、抖动和损坏都会直接影响设备的正常工作状态，传感 器的松动、抖动都与传感器的机械安装有关，传感器安装螺丝的松动，机械自身的抖动都会 对传感器的信号输出产生影响。密切观察传感器的状态至关重要，目前尚无就针对传感器 的松动、抖动、损坏检测的有效解决方案，而传感器松动、抖动、损坏作为系统失常工作的诱 因很难被发现。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种传感器结构松动检测的方 法，本发明以传感器为监测对象，实现传感器松动、抖动、损坏等异常状况的实时监测。
[0004] 传感器结构松动检测的方法，包括以下步骤：
[0005] (1)设置k阶高通滤波器产生k阶滤波器系数：
[0006]设置传感器采样频率为n，并根据传感器滤波需求设置滤波器阶数、阻带频率和 通带频率；设计高通滤波器，并导出设置好的滤波器系数，滤波器系数记为滤波器系数序列 b(m)，滤波器系数序列b(m)的长度记为1，序列号m从1开始；
[0007] (2)采集传感器的输出信号：
[0008] 已知采样频率为n，实时采集传感器的输出信息，将采集的数据按照采集顺序记 为传感器数据序列a(z)，序列号z从1开始；
[0009] (3)连续不断采集传感器数据，将传感器数据序列a(z)和滤波器系数序列b(m)带 入卷积公式得出新的序列y(n),并实时不断的计算y(n),卷积公式如下：
[0010]
【主权项】
1. 传感器结构松动检测的方法，包括以下步骤： (1) 设置k阶高通滤波器产生k阶滤波器系数： 设置传感器采样频率为n，并根据传感器滤波需求设置滤波器阶数、阻带频率和通 带频率；设计高通滤波器，并导出设置好的滤波器系数，滤波器系数记为滤波器系数序列 b (m)，滤波器系数序列b (m)的长度记为1，序列号m从1开始； (2) 采集传感器的输出信号： 已知采样频率为n，实时采集传感器的输出信息，将采集的数据按照采集顺序记为传 感器数据序列a(z)，序列号z从1开始； (3) 连续不断采集传感器数据，将传感器数据序列a(z)和滤波器系数序列b(m)带入卷 积公式得出新的序列y(n),并实时不断的计算y(n),卷积公式如下：
其中：y(n)为经过卷积运算以后所得到的一个新的序列， n为经过卷积运算以后所得到的一个新的序列y(n)的序号， a为传感器数据序列， b为滤波器系数序列， 1为滤波器系数序列的长度， i 为 1，2,3……1-2, 1-1，1 ; (4) 将新的序列y(n)中每个元素取绝对值，取新序列中的任意一段长度为Ien的数据 并相加得到判断变量sum ;其中序列y(n)中序列号n < 1的数据均视为无效数据而舍去；
其中sum为最终松动抖动所用到的判断变量， Ien为取得该任意一段数据的长度参数， y(j)为卷积公式产生的新的序列，j为序列y(j)的序号， X为该任意一段数据的起始序列号，X〉= 1 ; (5) 将判断变量sum与判断阈值对比，大于判断阈值则说明传感器输出数据有问题；小 于判断阈值说明传感器正常。
2. 根据权利要求1所述的传感器结构松动检测的方法，其特征是，判断阈值的设定方 法为： 1) 分别采集传感器静止时和抖动时的输出数据，按照步骤（1)到（4)，得出静止时的判 断变量Sum1和抖动时的判断变量sum 2; 2) 数据长度Ien相同的情况下，多次重复采集两组数据，得到静止时判断变量的平均 值和抖动时判断变量的平均值为_1^ ; 3) 调节数据长度len，直到平均值和有明显区别后，设定判断阈值为： (smnl+ 5111?) / 2;明显区别是指，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. 根据权利要求1所述的传感器结构松动检测的方法，其特征是：所述步骤（2)中n 阶滤波器系数可通过MATLAB软件中的FDATooI工具产生；所述工具FDATooI中Response Type选择Highpass，设置滤波器阶数Filter Order中的Specify order，或者直接选择 Minimum order，设置采样频率Fs、带阻频率Fstop和带通频率Fpass，其他参数默认，然后 导出设置好的滤波器系数，滤波器系数记为序列b (m)，序列b (m)的长度记为1，序列号m从 1开始；所述采样频率Fs为传感器自身输出频率，所述带阻频率Fstop为振动、抖动频率， 所述带通频率Fpass为传感器输出连续增长或连续减小的方向切换频率。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的传感器结构松动检测的方法，其特征是：所述步骤 (5)中判断传感器结构是否松动的方法为： 累计多次采集传感器的数据，如果判断变量sum连续多次大于判断阈值，检查传感器 安装，是否为机械松动。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的传感器结构松动检测的方法，其特征是：所述传感 器为测量的物理量在整个量程内的变化是连续性的，输出信号在整个量程内也是连续性变 化的传感器。
【专利摘要】本发明涉及传感器结构松动检测的方法，本方法以传感器为监测对象，读取收集传感器的输出信息，设计高通滤波器，将输出信号和高通滤波器系数通过卷积公式计算得出新的序列，对新序列所有元素取绝对值，累加一定长度的元素，通过累加值与判断阈值的比较，做出松动抖动的判断；本发明能够对传感器有无松动抖动做出判断，提高传感器使用的可靠性和安全性。
【IPC分类】G01D18-00
【公开号】CN104819738
【申请号】CN201510190426
【发明人】徐昺
【申请人】嘉兴海格力思电子科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月21日