在現(xiàn)有的溫度位移檢測(cè)方法中,絕大部分僅適用于單變量測(cè)量,即使有能夠同時(shí)測(cè)量?jī)蓚�(gè)變量的方法,測(cè)量范圍也較窄,無(wú)法解決一些高溫、腐蝕環(huán)境中大范圍測(cè)量的問(wèn)題。因此,本文提出了一種基于電渦流傳感器的溫度位移智能檢測(cè)方法。首先,基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（Long Short Term Memory Networks,LSTM）建立電渦流傳感器探頭線圈的等效電感L、激勵(lì)頻率f、品質(zhì)因數(shù)Q與被測(cè)對(duì)象的位移x和溫度T的模型,然后利用離線數(shù)據(jù)對(duì)該模型進(jìn)行訓(xùn)練,再利用訓(xùn)練好的模型對(duì)位移x和溫度T實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。最后利用仿真對(duì)該溫度和位移檢測(cè)方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的BP、RBF、MOSVR相比,本文方法可以有效地對(duì)被測(cè)對(duì)象的位移x和溫度T實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè),并且優(yōu)于其他方法。同時(shí)本文將該檢測(cè)方法在單片機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),以驗(yàn)證其解決實(shí)際工程問(wèn)題的有效性。 

【文章來(lái)源】：傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,33(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)間隙原理圖

為驗(yàn)證本文方法解決實(shí)際問(wèn)題的有效性,本文將基于LSTM的溫度位移檢測(cè)方法在基于STM32的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖11,圖11中的單片機(jī)型號(hào)是STM32H743IIT6。本文首先從第3.2小節(jié)中實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)里選取5 000組數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集對(duì)LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練并得到網(wǎng)絡(luò)參數(shù),然后將得到的參數(shù)固化到單片機(jī)的flash中,再利用20組測(cè)試樣本基于單片機(jī)對(duì)溫度和位移進(jìn)行在線測(cè)量。位移x和溫度T的檢測(cè)結(jié)果分別如圖12所示和圖13所示,位移x和溫度T的檢測(cè)誤差結(jié)果分別如圖14所示和圖15所示。在線檢測(cè)結(jié)果的MSE如表2所示。

利用電渦流傳感器測(cè)量溫度和位移的原理如圖2所示,電渦流傳感器探頭線圈被置于被測(cè)導(dǎo)體附近。當(dāng)電渦流傳感器探頭線圈中通入激勵(lì)電流 Ι ˙ 1時(shí),傳感器探頭線圈周圍就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)H1,然后磁場(chǎng)H1中的被測(cè)對(duì)象上就會(huì)產(chǎn)生電渦流 Ι ˙ 2。根據(jù)電磁感應(yīng)原理可得,電渦流 Ι ˙ 2會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新磁場(chǎng)H2。H2與H1方向相反,抵消了部分原磁場(chǎng),使電渦流傳感器探頭線圈的自身參數(shù)(等效電感L和品質(zhì)因數(shù)Q)發(fā)生改變。根據(jù)上述原理,當(dāng)被測(cè)對(duì)象的位移x發(fā)生改變時(shí),被測(cè)對(duì)象上產(chǎn)生的電渦流的大小就會(huì)發(fā)生改變,進(jìn)而影響探頭線圈自身參數(shù)(L和Q)。所以,根據(jù)電渦流傳感器探頭自身參數(shù)(L和Q)的改變就可以測(cè)出來(lái)傳感器檢測(cè)位移x的值;當(dāng)被測(cè)對(duì)象溫度T發(fā)生改變時(shí),被測(cè)對(duì)象的磁導(dǎo)率發(fā)生改變,被測(cè)對(duì)象上產(chǎn)生的電渦流的大小就會(huì)發(fā)生改變,進(jìn)而影響探頭線圈自身參數(shù)(L和Q)。所以,根據(jù)電渦流傳感器探頭自身參數(shù)(L和Q)的改變就可以測(cè)出來(lái)被測(cè)對(duì)象溫度T的值。由于在單一激勵(lì)頻率條件下,利用電渦流傳感器探頭自身參數(shù)(L和Q)檢測(cè)得到的溫度和位移誤差非常大,無(wú)法滿足檢測(cè)要求[15]。為了提高測(cè)量精度,考慮到激勵(lì)頻率也會(huì)對(duì)電渦流傳感器探頭自身參數(shù)(L和Q)產(chǎn)生影響[15],文獻(xiàn)[15]利用改變激勵(lì)變量的方法提高電渦流傳感器的測(cè)量精度。由于被測(cè)對(duì)象的位移x、溫度T與電渦流傳感器探頭線圈自身參數(shù)(L和Q)及激勵(lì)頻率f存在復(fù)雜的非線性關(guān)系,用目前的解析方法或者非線性擬合方法無(wú)法求解出相應(yīng)的模型,為被測(cè)對(duì)象的位移x與被測(cè)對(duì)象溫度T的檢測(cè)帶來(lái)了巨大的困難。因此,本文以探頭線圈自身參數(shù)(L和Q)及激勵(lì)頻率f為輸入,以被測(cè)對(duì)象的位移x、溫度T為輸出,建立基于LSTM的模型,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的位移x、和溫度T進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]霍爾效應(yīng)式位移傳感器的溫度補(bǔ)償[J]. 欽志偉,盧文科,左鋒,馮陽(yáng).  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]基于LSTM的化肥價(jià)格指數(shù)預(yù)測(cè)[J]. 周楊,周林立,劉磊.  儀表技術(shù). 2019(04)
[3]適用于精準(zhǔn)溫度控制半導(dǎo)體激光治療儀的新型光纖溫度傳感器[J]. 戴麗,朱頂貴,趙俊.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]三維肋管一體化空氣預(yù)熱器在電廠鍋爐節(jié)能與煙氣脫白方面的應(yīng)用研究[J]. 張錫國(guó),孫輝,左濤,胡慶權(quán),胡波.  工程技術(shù)研究. 2019(03)
[5]磁彈耦合扭轉(zhuǎn)波位移傳感器輸出電壓理論研究[J]. 鮑丙豪,張小蝶,張?jiān)獎(jiǎng)?  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(06)



本文編號(hào)：3338104