CN115325921B - 一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质包括：根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
Description
技术领域
本发明涉及一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质。
背景技术
核反应堆中的主泵是一回路冷却剂强迫循环的动力源，其运行状态与核反应堆的性能和安全高度相关，其在长期运行下容易发生转子裂纹、转子不对中、部件松动、转子不平衡、轴承磨损等故障。控制棒驱动机构用于支撑和互换核燃料组件，正确引导控制棒进行核反应启动、停止、功率调整，为反应堆在事故情况下提供二次安全支撑，其在长期运行下容易发生滚轮磨损、滚轮卡滞、轴承磨损、轴承卡滞、部件松动等故障。
核反应堆主泵和驱动机构在线监测系统一般通过采集加速度和位移信号对两个设备进行故障监测和诊断，电涡流位移传感器通过非接触式的方式对设备的振动位移信号进行采集，采集数据的可靠性、有效性对系统故障诊断的准确性至关重要。然而，电涡流位移传感器长期处于高温耐辐射的恶劣环境下，相对容易发生数据漂移、仪器损坏。目前，核电站运行维护人员一般在停堆大修期间携带便携式设备去堆内进行检测，不能对电涡流位移传感器进行远程自检，存在检测成本高、人员剂量大、检测效率低等问题。
发明内容
为解决现有技术由于不能对电涡流位移传感器进行远程自检导致电涡流位移传感器检测成本高和检测效率低的技术问题，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的远程自检方法，包括：
根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；
判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
进一步的，所述初始位置为垂直于测量设备的位置；所述自检位置为与测量设备平行的位置。
进一步的，所述自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度为I2；I2的公式(1)为
I2＝smaxsinωt (1)
其中，smax为振动设备的最大振动位移；ω为振动设备的振动信号角频率，t为时间。
进一步的，根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；包括：
根据所述测量电压生成位移变化曲线Xs和磁感应强度Bs；
其中，Xs的公式为
电涡流前置适调器放大倍数为A1，灵敏度为S0,故障监测系统放大倍数为A0，测量电压为U0；
其中，磁感应强度Bs的公式为
其中，电涡流前置适调器放大倍数为A1，故障监测系统放大倍数为A0，N为线圈匝数，A为线圈的面积，测量电压为U0。
进一步的，预设磁感应强度BX根据公式(4)计算得到:
其中，N为线圈匝数，Rb为线圈外径，Ra为线圈内径，h为厚度。
进一步的，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；包括：
判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的匹配程度；包括：
根据公式(5)-(10)判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的相关性、频率误差、刻度因子和相位；若公式(5)(6)(7)和(9)同时满足，则位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配；
其中，r为相关系数，j2为位移相关性阈值系数；
其中，位移变化曲线Xs的频率变化为ωs，j1为位移频率百分比偏差阈值系数，ω为振动设备的振动信号角频率；
其中，K为刻度因子，Xs的峰峰值为VppXs，I2峰峰值为VppI2,j3为刻度因子阈值系数；
θ-j4≤θs-θ2≤θ+j4 (9)
θ＝θs-θ2 (10)
其中，位移变化曲线Xs的相位为θs，I2的相位为θ2，θ为相位差，j4为相位阈值系数。
进一步的，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；还包括：
判断磁感应强度Bs和预设磁感应强度BX的匹配程度；包括：判断是否同时满足公式(11)和(12)，若是，则磁感应强度和预设磁感应强度匹配；
其中，D(Bn)，n＝1、2、3...，表示第n个点距离拟合曲线的直线距离，k1为磁感应强度百分比偏差阈值系数；k2为相对偏差百分比阈值系数，Bn表示Bs和BX磁感应强度的第n个离散点。
第二方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的自检系统，包括：
位置变换单元，用于根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
调整单元，用于根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
获取单元，用于获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
生成单元，用于根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；以及
判断单元，用于判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
第三方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的自检系统，包括故障监测系统；还包括：
电涡流前置适调器，与电动夹具连接，用于根据自检控制信号生成用于控制电动夹具在在初始位置与自检位置之间切换的夹具控制信号；用于执行所述远程自检方法；
电涡流位移传感器，设于电动夹具上；
电动夹具，用于根据夹具控制信号带动电涡流位移传感器在初始位置与自检位置之间切换。
第四方面，本发明实施例提供一种存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行所述电涡流位移传感器的远程自检方法。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质，通过根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；从而，解决了现有技术由于不能对电涡流位移传感器进行远程自检导致电涡流位移传感器检测成本高和检测效率低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为电涡流位移传感器的远程自检方法的流程示意图。
图2为电涡流位移传感器的自检系统的结构示意图。
图3为示例的电涡流位移传感器的自检系统的示意图。
图4为电涡流位移传感器测试原理图。
图5为电涡流位移传感器监测与远程自检位置示意图。
图6为单匝线圈示意图。
图7为多匝线圈示意图。
图8为磁感应强度与位移关系特性图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术由于不能对电涡流位移传感器进行远程自检导致电涡流位移传感器检测成本高和检测效率低的技术问题，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的远程自检方法、系统及存储介质。第一方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的远程自检方法，参考图1所示，包括：
S1.根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
S2.根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
S3.获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
S4.根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；
S5.判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
从而，本发明实施例通过根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；从而，解决了现有技术由于不能对电涡流位移传感器进行远程自检导致电涡流位移传感器检测成本高和检测效率低的技术问题。
进一步的，所述初始位置为垂直于测量设备的位置；所述自检位置为与测量设备平行的位置。
进一步的，所述自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度为I2；I2的公式(1)为
I2＝smaxsinωt (1)
其中，smax为振动设备的最大振动位移；ω为振动设备的振动信号角频率，t为时间。
进一步的，根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；包括：
根据所述测量电压生成位移变化曲线Xs和磁感应强度Bs；
其中，Xs的公式为
电涡流前置适调器放大倍数为A1，灵敏度为S0,故障监测系统放大倍数为A0，测量电压为U0；
其中，磁感应强度Bs的公式为
其中，电涡流前置适调器放大倍数为A1，故障监测系统放大倍数为A0，N为线圈匝数，A为线圈的面积，测量电压为U0。
进一步的，预设磁感应强度BX根据公式(4)计算得到:
其中，N为线圈匝数，Rb为线圈外径，Ra为线圈内径，h为厚度。
进一步的，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；包括：
判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的匹配程度；包括：
根据公式(5)-(10)判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的相关性、频率误差、刻度因子和相位；若公式(5)(6)(7)和(9)同时满足，则位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配；
其中，r为相关系数，j2为位移相关性阈值系数；
其中，位移变化曲线Xs的频率变化为ωs，j1为位移频率百分比偏差阈值系数，ω为振动设备的振动信号角频率；
其中，K为刻度因子，Xs的峰峰值为VppXs，I2峰峰值为VppI2,j3为刻度因子阈值系数；
θ-j4≤θs-θ2≤θ+j4 (9)
θ＝θs-θ2 (10)
其中，位移变化曲线Xs的相位为θs，I2的相位为θ2，θ为相位差，j4为相位阈值系数。
进一步的，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；还包括：
判断磁感应强度Bs和预设磁感应强度BX的匹配程度；包括：判断是否同时满足公式(11)和(12)，若是，则磁感应强度和预设磁感应强度匹配；
其中，D(Bn)，n＝1、2、3...，表示第n个点距离拟合曲线的直线距离，k1为磁感应强度百分比偏差阈值系数；k2为相对偏差百分比阈值系数，Bn表示Bs和BX磁感应强度的第n个离散点。
示例性的，参考图3所示，本发明实施例的远程自检方法，以故障监测系统为核反应堆主泵振动在线监测系统，前端每个主泵上布置5个高温耐辐射电涡流位移传感器，分别监测主泵的上部轴承2个、下部轴承2个、转速1个，三个回路总共15个，每个电涡流位移传感器分别配置1个电动夹具与1个电涡流前置适调器。
电涡流位移传感器的测量原理如图4所示，当将交变电流I1输入到探头内部的线圈中时，线圈会产生相应的交变磁场B1。随着金属导体靠近线圈并进入交变磁场B1的范围内，根据法拉利电磁感应定律可知，交变磁场会产生感应电动势进而产生交变电场，因此在金属体的表面会产生相应的感应电涡流I2。此感生电涡流I2进而会产生一个与原交变磁场B1方向相反的磁场B2，两磁场之间的抵消作用会导致线圈所通过的磁通量减少，最终导致电涡流位移传感器探头线圈的电感值、线圈等效电阻值、品质因素等发生变化，可以间接地通过转换电路建立测量的相对位移和传感器输出之间的关系。
如图6是单匝线圈示意图，根据毕奥-萨伐尔定律可得
式中：μ0为导磁率，I 1为正常故障监测时的激励电流强度，r为线圈半径，x为轴上点P到线圈中心的距离。
如图7所示为多匝线圈示意图，通过截面dxdy的电流为：
其中，N为线圈匝数，Rb、Ra、h分别为线圈外径、线圈内径及厚度。
由以上两式可得出距离线圈端面x处所产生的磁感应强度BX的解析式。
可得轴上磁感应强度BX为x的函数，Rb、Ra、h对其特性产生具体影响见图8所示，无论三个参数为何值，只要这三个参数确定，磁感应强度BX都与振动位移x呈现一个近似负指数的关系，而电涡流位移传感器制造完成后这三个参数都为恒定值。
电涡流位移传感器是通过磁场的抵消变化来度量振动位移的，通过交变电流产生的磁场B1会在振动金属体的表面产生相应的感应电涡流I2，此感生电涡流I2进而会产生一个与原交变磁场B1方向相反的磁场B2，实际的线圈磁感应强度Bx为
Bx＝B1-B2
线圈等效阻抗Z的变化与多种因素相关，例如被测金属导体的几何尺寸、被测金属导体的电导率σ和磁导率μ、相对距离大小s、激励信号频率f等因素，具体的函数表示如下：
Z＝F(σ,μ,s,f)
当其他影响因素限定不变，即将被测金属导体的电导率σ和磁导率μ、激励信号频率f等因素确定后，可以得到相对距离大小与传感器探头的线圈阻抗变化之间的对应关系Z＝F(s)，在将等效阻抗转换为电压进行测量的输出。
远程自检时，通过将激励电流的变化模拟振动位移的变化规律和范围即能产生相同的磁场变化B1，通过电动夹具的方式将高温耐辐射电涡流位移传感器转变至垂直方向，此时电涡流位移传感器只有理论值极小的横向灵敏度可感应到振动设备，可得
B2≈0
因此，通过这种方式可以模拟磁感应强度Bx被抵消的实际测试情况，Bx随着激励电流而变化，进而带来线圈等效电感、等效电阻、品质因素等参数的变化，再将这些参量变化转换成电压，模拟电涡流振动位移测试的整个过程。具体的，激励电流的关系式可选择任意随时间变化、幅值范围在振动范围之间的任意函数表达式，实际使用中一般为简谐振动关系式：
I2＝smaxsinωt
其中smax为最大振动位移，ω为模拟振动的角频率。
上述关系式变为
其中激励电流I2的取值范围为振动位移s的变化范围，频率ω为实际振动物体的频率范围。
若想减小计算复杂度，可设
Bx＝aI2 -b
其中a和b为近似拟合系数，在Rb、Ra、h都确定的情况下，参考图4为一条确定的负指数曲线，通过现场测量两组参数的方式可确定a和b的系数值，进而进行简化计算。
基于磁场变化产生的感应电动势表示为
其中V为感应电动势，A为线圈的面积。
线圈的面积保持不变，匝数保持不变，激励电流的变化引起的磁感应强度的变化率最终将直接影响感应电动势，再通过正常回路的转换即得到测量的远程自检值。
示例性的，本发明实施例的远程自检方法，包括：
步骤1：系统维持在反应堆运行环境下故障实时监测状态中，通过电气厂房故障监测系统发送远程自检控制信号C0(t)至反应堆厂房电涡流前置适调器中。
步骤2：电涡流前置适调器解析控制信号，输出夹具控制信号C1(t)将电涡流位移传感器位置改变为远程自检位置。
步骤3：电涡流前置适调器将正常故障监测时激励信号电流强度I1切换为远程自检状态时的I2。
步骤4：通过测量回路得到的测量电压，经计算处理得到位移变化曲线、磁感应强度，与标准值进行比较，计算相应误差，检验其匹配程度，完成高温耐辐射电涡流位移传感器远程自检。
步骤5：电气厂房故障监测设备退出远程自检界面，发送故障实时监测控制信号，激励电流信号和电动夹具回到初始位置，对设备进行正常监测。
步骤1中，反应堆运行环境下核反应堆主泵振动在线监测系统状态中高温耐辐射电涡流位移传感器的初始位置为正对垂直于测量部件位置，如图5所示的位置1，激励电流信号I1为正常故障监测时产生交变磁场的信号，幅度在极小范围内变化，其频率选择1MHz并保持不变，目的是磁感应强度只随着振动位移的变化而变化，即测量振动位移值。
步骤1中，远程自检控制信号包括远程自检信号的幅度信息、频率信息、是否自检、电涡流前置适调器放大倍数等参数。
步骤2中，电涡流前置适调器中含有STM32控制芯片，夹具控制信号为布尔选择信号，指示电动夹具在监测位置和远程自检位置进行切换，由于反应堆运行过程中主泵和驱动机构风机均不会停止，远程自检位置需选定为电涡流位移传感器与之前位置相差90度，其角度可选择上、下、左、右四个方向中的一个，选定的依据为保证测试部件或其他部件的振动位移基本不会影响电涡流位移传感器的磁感应强度，如图5所示的位置2，建立磁感应强度随着激励电流强度变化的测试前提。
步骤3中，远程自检状态激励电流强度I2用于模拟振动位移的变化状态，一般选择标准的简谐振动信号，有
I2＝smaxsinωt
其中smax为最大振动位移、ω为振动信号角频率。
此时，磁感应强度随激励电流的变化而变化，而振动位移对磁感应强度的影响为常量。
步骤4中，设电涡流前置适调器放大倍数为A1，灵敏度为S0，单位为V/mm,故障监测系统放大倍数为A0，测量电压为U0，通过计算得到测量位移
步骤4中，实际测量的磁感应强度Bs通过实际测量的高温耐辐射电涡流位移传感器线圈电动势进行积分得到
其中，N为线圈匝数，A为线圈的面积。
理论磁感应强度B0通过下述理论关系式获得
理论磁感应强度也可以通过近似计算
Bx＝aI2 -b
其中a和b为现场近似拟合系数，在Rb、Ra、h都确定的情况下，通过现场实际运行前测量两组参数的方式可确定a和b的系数值。
步骤4中，位移曲线的匹配程度通过比较Xs与I2进行比较，通过计算得到两个曲线的关键特征值如峰峰值误差、频率误差等。磁感应强度通过理论计算的磁感应强度Bx与测量估算的磁感应强度Bs比较，两者的变化趋势应该趋于一致。两种曲线的比较通过阈值比较的方式或现场技术人员的大致判断可得到高温耐辐射电涡流位移传感器是否维持在正常的情况。
具体地，步骤4包括：
1.位移曲线Xs与I2的比较
(1)频率误差
位移曲线Xs的频率变化为ωs，由于通过电流I2的变化模拟位移响应引起的变化，两个变量的频率变化应趋于一致，因此频率误差应满足关系式
其中j1为位移频率百分比偏差阈值系数。
(2)相关性
两个位移曲线的相关性计算公式为：
其中j2为位移相关性阈值系数。
(3)刻度因子
两个位移曲线的峰峰值刻度因子因满足在一个小范围内变化，记Xs的峰峰值为VppXs,I2峰峰值为VppI2，若I2为周期正弦信号时，峰峰值则恒定为2smax
基准刻度因子通过在现场环境下标定，计算公式为
刻度因子在环境相对稳定的情况下变化量应满足下述公式
(4)相位
位移曲线Xs的相位表示为θs，I2的相位表示为θ2，两者相位差稳定，记相位差θ为
θ＝θs-θ2
则相位差应满足下述关系式
θ-j4≤θs-θ2≤θ+j4
(5)互功率谱
互功率谱用于判断两种曲线的频率成分是否一致，
通过求解两个曲线的互相关函数R(τ)，再将其做傅里叶变换得到互功率谱，互功率谱在位移变换频率附近应获得最大峰峰值，若最大峰峰值出现在该频率的N倍频(1\2、2、4、8....)等则表示传感器有可能存在故障。
若同时满足上述条件(1)-(4)，则判定位移曲线Xs与I2基本一致，可选地，同时满足上述5个条件，则判定位移曲线Xs与I2基本一致。
2.磁感应强度Bx与Bs的比较
磁感应强度实际测量中为离散量，通过两种曲线拟合比较的方法进行比较。
(1)将获得的磁感应强度散点绘制在坐标系中，通过曲线拟合的方式分别将两种离散的磁感应强度表示为模拟连续的磁感应变化曲线，对获得的连续模拟的磁感应变化曲线进行微分求导，两者的变化率应趋于一致，即：
其中k1为磁感应强度百分比偏差阈值系数
(2)将获得的磁感应强度散点绘制在坐标系中，通过一条曲线拟合的方式同时拟合所有的磁感应强度离散点，获得一条模拟连续的磁感应强度变化曲线，按下式计算各离线点的相对偏差
其中D(Bn)(n＝1、2、3...)表示第n个点距离拟合曲线的直线距离，通过对该点向拟合曲线作垂线得到，k2为相对偏差百分比阈值系数。
若同时满足上述两个条件，则认为磁感应强度Bx与Bs基本一致。
若不满足关系式，则计算磁感应强度偏差为
将两个偏差值的加权平均和与进行数据深度学习的动态门限进行分类，并从小到大划分为五级偏差分类T0～T4，若加权平均和满足
Tn＜c1E1+c2E2＜Tn+1
则将偏差划入Tn范围内，其中c1，c2为两种偏差加权平均的系数。
步骤4中，若通过远程自检的电涡流位移传感器结果偏差较大，即落入偏差较大的分级，则建议下调故障诊断系统中该数据的权重因子或取消该传感器数据的故障分析，以免引起系统的误诊。
第二方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的自检系统，参考图2所示，包括：
位置变换单元，用于根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
调整单元，用于根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
获取单元，用于获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
生成单元，用于根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；以及
判断单元，用于判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
第三方面，本发明实施例提供一种电涡流位移传感器的自检系统，参考图3所示，包括故障监测系统；还包括：
电涡流前置适调器，与电动夹具连接，用于根据自检控制信号生成用于控制电动夹具在在初始位置与自检位置之间切换的夹具控制信号；用于执行所述远程自检方法；
电涡流位移传感器，设于电动夹具上；
电动夹具，用于根据夹具控制信号带动电涡流位移传感器在初始位置与自检位置之间切换。
第四方面，本发明实施例提供一种存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行所述电涡流位移传感器的远程自检方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，包括：
根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；
判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
2.如权利要求1所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，所述初始位置为垂直于测量设备的位置；所述自检位置为与测量设备平行的位置。
3.如权利要求1所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，所述自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度为I2；I2的公式(1)为
I2＝smaxsinωt (1)
其中，smax为振动设备的最大振动位移；ω为振动设备的振动信号角频率，t为时间。
4.如权利要求1所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；包括：
根据所述测量电压生成位移变化曲线Xs和磁感应强度Bs；
其中，Xs的公式为
电涡流前置适调器放大倍数为A1，灵敏度为S0,故障监测系统放大倍数为A0，测量电压为U0；
其中，磁感应强度Bs的公式为
其中，电涡流前置适调器放大倍数为A1，故障监测系统放大倍数为A0，N为线圈匝数，A为线圈的面积，测量电压为U0。
5.如权利要求4所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，预设磁感应强度BX根据公式(4)计算得到:
其中，N为线圈匝数，Rb为线圈外径，Ra为线圈内径，h为厚度。
6.如权利要求5所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；包括：
判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的匹配程度；包括：
根据公式(5)-(10)判断位移变化曲线Xs与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度I2的相关性、频率误差、刻度因子和相位；若公式(5)(6)(7)和(9)同时满足，则位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配；
其中，r为相关系数，j2为位移相关性阈值系数；
其中，位移变化曲线Xs的频率变化为ωs，j1为位移频率百分比偏差阈值系数，ω为振动设备的振动信号角频率；
其中，K为刻度因子，Xs的峰峰值为VppXs，I2峰峰值为VppI2,j3为刻度因子阈值系数；
θ-j4≤θs-θ2≤θ+j4 (9)
θ＝θs-θ2 (10)
其中，位移变化曲线Xs的相位为θs，I2的相位为θ2，θ为相位差，j4为相位阈值系数。
7.如权利要求5所述电涡流位移传感器的远程自检方法，其特征在于，判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检；还包括：
判断磁感应强度Bs和预设磁感应强度BX的匹配程度；包括：判断是否同时满足公式(11)和(12)，若是，则磁感应强度和预设磁感应强度匹配；
其中，D(Bn)，n＝1、2、3...，表示第n个点距离拟合曲线的直线距离，k1为磁感应强度百分比偏差阈值系数；k2为相对偏差百分比阈值系数，Bn表示Bs和BX磁感应强度的第n个离散点。
8.一种电涡流位移传感器的自检系统，其特征在于，包括：
位置变换单元，用于根据自检控制信号控制电涡流位移传感器由初始位置变换至自检位置；
调整单元，用于根据自检控制信号将初始位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度调整为自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度；
获取单元，用于获取自检位置时电涡流位移传感器所在回路的测量电压；
生成单元，用于根据所述测量电压生成位移变化曲线和磁感应强度；以及
判断单元，用于判断位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度的匹配程度和判断磁感应强度和预设磁感应强度的匹配程度，若位移变化曲线与自检位置时电涡流位移传感器的激励信号电流强度匹配且位移变化曲线与磁感应强度和预设磁感应强度匹配，则进行远程自检。
9.一种电涡流位移传感器的自检系统，包括故障监测系统；其特征在于，还包括：
电涡流前置适调器，与电动夹具连接，用于根据自检控制信号生成用于控制电动夹具在在初始位置与自检位置之间切换的夹具控制信号；用于执行权利要求1-5任意一项所述远程自检方法；
电涡流位移传感器，设于电动夹具上；
电动夹具，用于根据夹具控制信号带动电涡流位移传感器在初始位置与自检位置之间切换。
10.一种存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1-7任意一项所述电涡流位移传感器的远程自检方法。
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