1.本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法。
背景技术：2.磁弹性传感器是基于逆磁致伸缩效应的一种测力传感器，通过施加交流励磁激励，其输出的力值信号为幅度调制信号。传感器经过解调处理，可以得到真实的力值数据，解调方法主要有检波解调和相敏解调。相敏解调不仅能够解出调幅信号，还可以得出信号的相位，并滤除干扰，比检波解调更具优势。在磁弹性传感器中，输出信号的正负代表受力方向，即拉力为正值，压力为负值。
3.引入相敏解调，带来的负面影响就是传感器的静态阻抗变化会改变相位差，因而使解调数据变化，即引起测量误差。
技术实现要素：4.本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，以解决由磁弹性传感器静态阻抗变化引起的测量误差的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.本发明提供了一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，该方法包括：
7.输出激励信号和解调参考信号，激励信号与解调参考信号的频率相同并且相位相同，激励信号用于产生励磁电流并输入磁弹性传感器，解调参考信号用作对磁弹性传感器的输出信号进行相敏解调的参考信号；
8.调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值；
9.保存解调参考信号的经调节后的相位，并且将解调参考信号的相位固定为经调节后的相位。
10.可选地，仅在再次进行相敏解调修正时，解调参考信号的相位才会更新。
11.可选地，在磁弹性传感器进行实验室标定时以及现场安装完成后，分别对解调参考信号的相位进行相敏解调修正，分别使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值。
12.可选地，在磁弹性传感器经过相敏解调后的输出信号为最大值时，输出信号仅包含所述磁弹性传感器所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，相位差为磁弹性传感器输出的调幅信号的载波与解调参考信号之间的相位差。
13.可选地，调节所述解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值，具体表示：调节解调参考信号的相位，使得相位差的余弦为最大值。
14.可选地，输出的激励信号经过功率放大器后，产生励磁电流输入磁弹性传感器。
15.可选地，磁弹性传感器的输出信号和相敏解调参考信号共同作用，解调出所测的
力值信号。
16.可选地，根据力值信号的正负号来确定施加在磁弹性传感器上的力是拉力或压力。
17.可选地，在力值信号为正值时，施加在磁弹性传感器上的力是拉力；在力值信号为负值时，施加在磁弹性传感器上的力是压力。
18.本发明的有益效果包括：
19.本发明提供的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法包括：输出激励信号和解调参考信号，激励信号与解调参考信号的频率相同并且相位相同，激励信号用于产生励磁电流并输入磁弹性传感器，解调参考信号用作对磁弹性传感器的输出信号进行相敏解调的参考信号；调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值；保存解调参考信号的经调节后的相位，并且将解调参考信号的相位固定为经调节后的相位。通过调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器输出信号仅包含所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，因此修正了因静态阻抗变化引起的相敏解调的误差。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
21.图1示出了本发明实施例提供的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法的流程示意图；
22.图2示出了本发明实施例提供的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法的功能示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.引入相敏解调，带来的负面影响就是传感器的静态阻抗变化会改变相位差，因而使解调数据变化，即引起测量误差。本发明提供的方法是为了解决在相敏解调过程中，由磁弹性传感器静态阻抗变化引起的测量误差。
25.将磁弹性传感器所测得的力值信号表示为us，解调参考信号为cosωct，一般来说，传感器输出的调幅信号的载波与解调参考信号同频，但是存在相位差因此经过相敏解调的输出为
[0026][0027]
相位差包含两层含义，首先，相位差可以表明传感器所测力值的正负方向，正值
为拉力，负值为压力；其次，相位差是由传感器自身阻抗和电缆线的阻抗决定的，从仪表输出的激励电源与解调参考信号同频、同相位，但是由于电缆线串联传感器，电缆线的阻抗作用形成了相位差在工业现场的实际应用中，往往会对传感器进行延长接线，这就造成了使用现场的相位差与传感器标定时的相位差不同，即磁弹性传感器的静态阻抗发生了变化，造成测量误差。
[0028]
为避免磁弹性传感器静态阻抗发生了变化而使相位差变化引起测量误差，本发明实施例提供了一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，分别在传感器进行标定和工业现场安装完成后，通过软件调节解调参考信号的相位，使相位差为固定值，这样既能还原磁弹性传感器所测得的力值信号us，又可以避免因相位差变化引起测量误差，并且能从数值的正负号判别是拉力还是压力。
[0029]
图1示出了本发明实施例提供的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法的流程示意图；图2示出了本发明实施例提供的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法的功能示意图。
[0030]
如图1所示，本发明提供了一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，该方法包括：
[0031]
步骤101、输出激励信号和解调参考信号。
[0032]
激励信号与解调参考信号的频率相同并且相位相同，激励信号用于产生励磁电流并输入磁弹性传感器，解调参考信号用作对磁弹性传感器的输出信号进行相敏解调的参考信号。
[0033]
步骤102、调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值。
[0034]
步骤103、保存解调参考信号的经调节后的相位，并且将解调参考信号的相位固定为经调节后的相位。
[0035]
通过调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器输出信号仅包含所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，因此修正了因静态阻抗变化引起的相敏解调的误差。
[0036]
可选地，仅在再次进行相敏解调修正时，解调参考信号的相位才会更新。
[0037]
可选地，在磁弹性传感器进行实验室标定时以及现场安装完成后，分别对解调参考信号的相位进行相敏解调修正，分别使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值。
[0038]
可选地，在磁弹性传感器经过相敏解调后的输出信号为最大值时，输出信号仅包含所述磁弹性传感器所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，相位差为磁弹性传感器输出的调幅信号的载波与解调参考信号之间的相位差。
[0039]
可选地，调节所述解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值，具体表示：调节解调参考信号的相位，使得相位差的余弦为最大值。
[0040]
可选地，输出的激励信号经过功率放大器后，产生励磁电流输入磁弹性传感器。
[0041]
可选地，磁弹性传感器的输出信号和相敏解调参考信号共同作用，解调出所测的力值信号。
[0042]
可选地，根据力值信号的正负号来确定施加在磁弹性传感器上的力是拉力或压
力。
[0043]
可选地，在力值信号为正值时，施加在磁弹性传感器上的力是拉力；在力值信号为负值时，施加在磁弹性传感器上的力是压力。
[0044]
具体地，磁弹性传感器自身承载均压板和罩壳的重量，因此即使传感器不受外部力作用时，也有一个空载输出信号。在磁弹性传感器进行实验室精度标定时，和现场安装完成后，分别对解调参考信号的相位进行两次修正，使相位差的余弦为最大值，即此时磁弹性传感器经过相敏解调的输出为最大值即输出信号仅包含所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，修正了因静态阻抗变化引起的相敏解调的误差。要强调的是，两次修正只消除了静态阻抗变化引起的误差，并不改变所测力值的信息。本发明既能还原磁弹性传感器所测得的力值信号us，又可以避免因相位差变化引起测量误差，并且能从数值的正负号判别是拉力还是压力。相位修正后，传感器的励磁激励信号e与相敏解调参考信号r只同频率而不同相位，所记录的相位角pr是参考信号的相位并固定不变。仅在进行相位修正时，相敏解调参考信号的相位角pr才会更新。如图2所示，励磁激励信号e经功率放大器后，产生励磁电流输入磁弹性传感器，磁弹性传感器的输出信号和相敏解调参考信号共同作用，解调出所测的力值信号。
[0045]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，所述方法包括：输出激励信号和解调参考信号，所述激励信号与所述解调参考信号的频率相同并且相位相同，所述激励信号用于产生励磁电流并输入磁弹性传感器，所述解调参考信号用作对所述磁弹性传感器的输出信号进行相敏解调的参考信号；调节所述解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值；保存所述解调参考信号的经调节后的相位，并且将所述解调参考信号的相位固定为所述经调节后的相位。2.根据权利要求1所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，仅在再次进行相敏解调修正时，所述解调参考信号的相位才会更新。3.根据权利要求1所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，在所述磁弹性传感器进行实验室标定时以及现场安装完成后，分别对解调参考信号的相位进行相敏解调修正，分别使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值。4.根据权利要求1或3所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，在磁弹性传感器经过相敏解调后的输出信号为最大值时，输出信号仅包含所述磁弹性传感器所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，所述相位差为所述磁弹性传感器输出的调幅信号的载波与所述解调参考信号之间的相位差。5.根据权利要求4所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，所述调节所述解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值，具体表示：调节所述解调参考信号的相位，使得所述相位差的余弦为最大值。6.根据权利要求1所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，输出的激励信号经过功率放大器后，产生励磁电流输入磁弹性传感器。7.根据权利要求6所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，磁弹性传感器的输出信号和相敏解调参考信号共同作用，解调出所测的力值信号。8.根据权利要求7所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，根据所述力值信号的正负号来确定施加在所述磁弹性传感器上的力是拉力或压力。9.根据权利要求8所述的用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，其特征在于，在所述力值信号为正值时，施加在所述磁弹性传感器上的力是拉力；在所述力值信号为负值时，施加在所述磁弹性传感器上的力是压力。
技术总结本发明提供一种用于磁弹性传感器的相敏解调修正方法，涉及传感器技术领域。该方法包括：输出激励信号和解调参考信号，激励信号与解调参考信号的频率相同并且相位相同，激励信号用于产生励磁电流并输入磁弹性传感器，解调参考信号用作对磁弹性传感器的输出信号进行相敏解调的参考信号；调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器经过相敏解调的输出信号为最大值；保存解调参考信号的经调节后的相位，并且将解调参考信号的相位固定为经调节后的相位。通过调节解调参考信号的相位，使得磁弹性传感器输出信号仅包含所测力值的大小和受力方向，与相位差无关，因此修正了因静态阻抗变化引起的相敏解调的误差。抗变化引起的相敏解调的误差。抗变化引起的相敏解调的误差。
技术研发人员：刘晓蒙 罗明德 倪凯昇 卢俞彬 黄晓陆 张怀锁
受保护的技术使用者：上海工业自动化仪表研究院有限公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/5
