本发明属于电子，更为具体地讲，涉及一种基于阵列元卷积的涡流位移传感器温度补偿的方法。
背景技术：
：：1、基于lc振荡原理的涡流位移传感器通过测量在位移变化时的频率响应，建立位移-频率的对应关系，具有精度高、体积小、成本低等优点。但平面线圈受热会导致线圈形变和线圈导线电导率改变，从而导致信号温度漂移。此外，信号处理电路的电容、阻抗等电学参数也受温度影响产生不同程度的漂移。最终，造成获取的位移-频率函数关系存在较大误差。因此需要对涡流位移传感器进行温度补偿，使得该传感器适用于较大温度范围。2、目前各种电子器件和设备的温度补偿方法较多，但针对薄膜涡流位移传感器的补偿方法较少。3、赵国锋等人提出一种基于模拟乘法器和补偿电阻桥的温度补偿方法，该方法基于交流桥涡流位移传感器设计。(zhao g,yin j,wu l,et al.ultrastable and low-noiseself-compensation method for circuit thermal drift of eddy current sensorsbased on analog multiplier[j].ieee transactions on industrial electronics,2019,67(10):8851-8859.)需要增加参考线圈，并匹配一个与传感电路相同的补偿电阻桥电路用于获取温度补偿参数，因而会增加整个传感器的体积。补偿电阻桥电路要求其阻抗大于传感电路，但过大的阻抗会带来不必要的电阻热噪声。且电阻热噪声不能完全规避，硬件参数的设计难度较大。4、针对其他电子器件的温度补偿方法，如增加基准电路，通过正温度系数和负温度系数的叠加求得稳定的rc振荡电路参数。(邱鼎,郭春炳,肖亦成等.一种温度补偿rc振荡器电路及其应用芯片[p].广东省：cn115395890b,2023-07-28.)在惯性测量领域，将零位补偿模型设计为温度与温变率相关的多项式函数，获取不同温度段的补偿参数。(刘玲,徐朋,吕志武等.一种惯性仪表零位温度补偿方法[p].北京市：cn114184212b,2023-09-26.)类似地，sajid hussain等人利用jiles-atherton模型分析了电钢焊接中存在的温度漂移问题。(hussain s,benabou a,clénet s,et al.temperature dependence in the jiles–atherton model for non-oriented electrical steels:an engineering approach[j].ieee transactions on magnetics,2018,54(11):1-5.)上述温度补偿方式本质上都是在模型参数上进行修正，使得温度与参数相关联，建立温度与相关参数的非线性方程。但这种方式构建的非线性方程泛化能力受限于数据量的大小以及受温度影响的因素是否考虑完备，且需要参数随温度的变化呈现规律的变化，并不适用于涡流位移传感器等复杂温度场景。5、通过神经网络或结合粒子群算法等改进后的神经网络构建温度补偿模型的方法在各类器件的温度补偿中大量应用，如朱志峰等人提出一种改进pso优化的小波神经网络提高压力传感器在全温区内的稳定性和准确性。(朱志峰,张海宁.改进pso优化的小波神经网络在压力传感器温度补偿中的研究[j].仪表技术与传感器,2022(08):122-126.)利用算法预测得到误差补偿参数需要大量的数据集进行训练，在温度影响的复杂度较高时，神经网络的预测值误差较大，容易导致最终温度补偿效果不佳，因此该方法实际操作难度大。6、上述所有方法分为两类，即硬件补偿和软件补偿。硬件补偿需要提供可靠的参考电路，软件补偿需要合理分析温度和电路参数的相关性，并提供大量数据支撑。两类方法均存在寻找合适电路或补偿参数难度大、计算复杂度高、适用范围小、补偿效果不佳、实际操作困难等问题。技术实现思路1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于阵列元卷积的涡流位移传感器温度补偿方法，在不提高硬件电路复杂度的前提下，通过阵列元卷积算法提取传感器关于温度漂移的不变特征，构造温度不变特征与位移的函数关系，实现温度补偿。2、为实现上述发明目的，本发明一种基于阵列元卷积的涡流位移传感器温度补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：3、(1)、设置涡流位移传感器中包含m个阵元，依次记为阵元1、阵元2、...、阵元m，m≥2；设置n个位移点，z个温度点；4、(2)、设置涡流位移传感器在不同精度要求下的阵列元卷积；5、6、其中，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,m，z＝1,2,…,z，xi为第i个位移点的位移值，tz为第z个温度点的温度值，fj(xi,tz)表示温度为tz时在位移xi处第j个阵元测得的频率，表示在位移xi处阵元频率累加求和的项数，y()表示不同精度要求下通过阵列元卷积提取的频率不变特征，每一个等式代表一种精度要求下的阵列元卷积；(3)、构建频率不变特征y与位移x的函数关系式：7、x＝p1*y6+p2*y5+p3*y4+p4*y3+p5*y2+p6*y+p78、其中，p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7为拟合的多项式系数；9、(4)、在已知温度tz下测量涡流位移传感器在某个未知位移处对应的频率，该频率由m个阵元的频率组成，记为f1(xi,tz)、f2(x,tz)、…、fj(x,tz)、…、fm(x,tz)，fj(x,tz)表示温度为tz时在未知位移x处第j个阵元测得的频率；10、(5)、根据实际需求，从步骤(2)中选取某一精度要求的阵列元卷积，即选取一个等式；然后将m个阵元测得的频率代入至选取的阵列元卷积公式中，计算出温度tz下对应的频率不变特征y；最后将频率不变特征y代入步骤(3)中的函数关系式，从而反演出温度补偿后的位移x。11、本发明的发明目的是这样实现的：12、本发明一种基于阵列元卷积的涡流位移传感器温度补偿的方法，通过测量涡流位移传感器在不同位移点不同温度点处的频率，进而拟合出不同温度下涡流位移传感器的频率与位移的函数关系式；在对涡流位移传感器进行温度补偿时，先通过阵列元卷积提取不同温度下的频率不变特征，然后通过函数关系式反演出温度补偿后的位移，从而实现温度补偿。13、同时，本发明一种基于阵列元卷积的涡流位移传感器温度补偿的方法还具有以下有益效果：14、(1)、本发明不需要均匀温度场、电容匹配等附加条件，也不需要差分电路、参考线圈等外加电路，仅需要测量得到各阵元不同位移处的频率，经卷积计算得到不变特征反演温度补偿后的位移；15、(2)、现有的基于ecs交流桥温度补偿方法需要设计参考电阻桥电路，要求参考电阻桥阻抗大于线圈桥电路，容易在补偿信号中引入过多的电阻热噪声；本发明避免了阻抗匹配带来的误差，由线圈外围电路受温度引起的阻抗变化均在卷积运算后消除；16、(3)、每个温度下各阵元间卷积得到的频率特征高度一致，说明卷积提取的不同温度下的不变特征具有较高的可靠性，因此温度补偿的精度高；17、(4)、现有的卷积神经网络预测误差补偿，温度对不同电路和传感器影响不同，预测准确性难以保证，需要耗费大量时间和空间成本，且最终补偿得到的测量结果仍带有不确定性误差；本发明避免了软件算法误差，有效降低了计算复杂度，提高补偿的效率和精度；18、(5)、区别于常规的卷积方式仅可提取出不变特征，但无法反演出某个位移处的频率对应的卷积结果，本发明通过优化阵列元卷积的定义建立了某位移处频率与卷积结果的对应关系；19、(6)、本发明提出的阵列元卷积，在设置阵列元卷积的类型时，卷积核个数、累加求和的项数越多，不变特征反演得到的位移误差越小，温度补偿的效果越好；20、(7)、本发明提出的基于阵列元卷积的温度补偿方法泛化能力强，适用于各种形状、结构和大小的平面线圈。当前第1页12当前第1页12