專(zhuān)利名稱(chēng)：一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法和裝置。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器時(shí)連鑄機(jī)的“心臟”，需要不斷地振動(dòng)，這樣鑄坯才能強(qiáng)制脫模和消除粘連。目前結(jié)晶器的振動(dòng)主要有正弦波式振動(dòng)和非正弦波式振動(dòng)兩種方式。結(jié)晶器的振動(dòng)參數(shù)中的振幅可以衡量結(jié)晶器頁(yè)面的穩(wěn)定性，判斷澆注是否易于控
制，考量鑄坯表面是否平滑。結(jié)晶器振動(dòng)測(cè)試通常利用加速度傳感器獲得原始的加速度采樣值，再經(jīng)過(guò)軟件積分一次得到速度值，最后再積分一次得到位移值。由于現(xiàn)有的軟件積分算法存在初始值不為零、加速度均值不為零、算法誤差等問(wèn)題，會(huì)使得經(jīng)過(guò)上面兩次積分得到的位移會(huì)產(chǎn)生趨勢(shì)項(xiàng)，無(wú)法正確反映結(jié)晶器的振幅參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法和裝置，能夠得到更為準(zhǔn)確的振幅值。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法，包括對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣；將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅；在對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段；在每段內(nèi)計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，并將該段內(nèi)的每個(gè)被積分?jǐn)?shù)值都減去獲得的趨勢(shì)值的平均值。另一方面，本發(fā)明還提供一種結(jié)晶器振幅測(cè)試裝置，包括加速度采樣單元，用于對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣；積分單元，用于將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分的方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分的方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅;去趨勢(shì)單元，用于在積分單元對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段，并在每段內(nèi)計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，并將該段內(nèi)的每個(gè)被積分?jǐn)?shù)值都減去獲得的趨勢(shì)值的平均值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在得到結(jié)晶器振幅的過(guò)程中，能夠去除積分過(guò)程產(chǎn)生的趨勢(shì)項(xiàng)，使得最終獲得的結(jié)晶器振幅更正確。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是積分含義的示意圖；圖2是利用現(xiàn)有的數(shù)值積分方法計(jì)算得到的結(jié)晶器振幅的結(jié)果示意圖；圖3是本發(fā)明提供的一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法的示意圖；圖4是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的結(jié)晶器振幅的結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。以下簡(jiǎn)單說(shuō)明利用數(shù)值積分即軟件積分的方法計(jì)算結(jié)晶器振動(dòng)的振幅的原理。根據(jù)數(shù)學(xué)上的定律設(shè)函數(shù)F(X)在X軸上存在兩點(diǎn)xl、x2，如圖I圍繞起來(lái)的封閉圖形的面積S即是函數(shù)f(x)在[xl，x2]區(qū)間里的積分I:/W*。設(shè)x2_xl彡0，那么則有J^/(x)辦(可以稱(chēng)為梯形公式)。但是在利用軟件進(jìn)行數(shù)值積分的過(guò)程中會(huì)存在如下問(wèn)題I、積分初始值問(wèn)題無(wú)法獲得初速度的值，在實(shí)際數(shù)值計(jì)算中只能假設(shè)初速度為0 ；2、加速度總和不為零問(wèn)題類(lèi)似sin曲線的加速度圍繞起來(lái)的封閉圖形的面積S不為0，加速度可能偏向于正象限，也有可能偏向于負(fù)象限，由此造成加速度總和不為零；3、基于上述梯形公式計(jì)算積分本身也會(huì)具有誤差，誤差大小為
p /(x)dx-^^f/(Xi)y(X2) +f/(Xl+k^^)l，這里的 N 是在 xl 至 x2 之間所劃分 N2N
的梯形的個(gè)數(shù)，上述誤差是在xl至x2之間因?yàn)樘菪卫奂釉斐傻恼`差總和。由于上述問(wèn)題的存在，會(huì)使得數(shù)值積分的結(jié)果中引入趨勢(shì)項(xiàng)，例如，在計(jì)算結(jié)晶器振動(dòng)振幅的時(shí)候，會(huì)得到如圖2中示出的檢測(cè)結(jié)果(藍(lán)色曲線是加速度，綠色曲線是速度，紅色曲線是振幅)，由該檢測(cè)結(jié)果可知第條線所反映的振幅帶有趨勢(shì)項(xiàng)的影響?？紤]到上述問(wèn)題的存在，本發(fā)明提供一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法，如圖3所示，該方法包括如下步驟步驟S301 :對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣。根據(jù)實(shí)際的需要上述采樣頻率或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)可以靈活設(shè)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在采樣頻率為100個(gè)/秒時(shí)，最終得到的結(jié)晶器振動(dòng)振幅更準(zhǔn)確。步驟S302 :將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅。在步驟S302中如果直接對(duì)采集到的原始振動(dòng)加速度采樣值進(jìn)行數(shù)值積分，就會(huì)在振動(dòng)速度中引入趨勢(shì)項(xiàng)，進(jìn)一步地以該振動(dòng)速度直接進(jìn)行數(shù)值積分又會(huì)再次引入新的趨勢(shì)項(xiàng)，兩次數(shù)值積分的過(guò)程會(huì)造成與圖2中相類(lèi)似的問(wèn)題。因此本發(fā)明在步驟S302中在對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前都要對(duì)將被積分的數(shù)值減去相應(yīng)的趨勢(shì)值，可以稱(chēng)為去趨勢(shì)的過(guò)程，由此可見(jiàn)，本發(fā)明中在對(duì)原始的振動(dòng)加速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，要對(duì)振動(dòng)加速度去趨勢(shì)，而將去趨勢(shì)后的振動(dòng)加速度值作為計(jì)算振動(dòng)速度的數(shù)值積分過(guò)程的被積分?jǐn)?shù)值；同理，在之后利用獲得的振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，也要將直接計(jì)算得到的振動(dòng)速度去趨勢(shì)，將去趨勢(shì)后的振動(dòng)速度作為計(jì)算振動(dòng)振幅的數(shù)值積分過(guò)程的被積分?jǐn)?shù)值。以下詳細(xì)說(shuō)明上述去趨勢(shì)的過(guò)程，由于在兩次積分過(guò)程之前分別需要對(duì)振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行去趨勢(shì)，而實(shí)際上兩次去趨勢(shì)的過(guò)程是相類(lèi)似的，以下不妨以每次被去趨勢(shì)的值(也就是數(shù)值積分過(guò)程的被積分的數(shù)值)來(lái)說(shuō)明。將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段，例如劃分成N段，N > I。每段內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行去趨勢(shì)，可以將每段稱(chēng)為一個(gè)去趨勢(shì)窗體，每段內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量(可以稱(chēng)為窗體大小)可以記為WindowSize。在實(shí)際中，可以通過(guò)一維先進(jìn)先出(FIFO)鏈表TrendList將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段，該FIFO鏈表引入了趨勢(shì)項(xiàng)的被積分?jǐn)?shù)值。針對(duì)每段的被積分?jǐn)?shù)值，計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，該平均值的計(jì)算過(guò)程可以通過(guò)如下公式表示
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法，其特征在于，包括 對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣； 將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅； 在對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段； 在每段內(nèi)計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，并將該段內(nèi)的每個(gè)被積分?jǐn)?shù)值都減去獲得的趨勢(shì)值的平均值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段具體實(shí)現(xiàn)為通過(guò)一維先進(jìn)先出FIFO鏈表將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在采集到1024個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)清空所述FIFO鏈表中的數(shù)據(jù)量為該鏈表大小減每段的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)。
4.一種結(jié)晶器振幅測(cè)試裝置，其特征在于，包括 加速度采樣單元，用于對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣； 積分單元，用于將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分的方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分的方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅； 去趨勢(shì)單元，用于在積分單元對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段，并在每段內(nèi)計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，并將該段內(nèi)的每個(gè)被積分?jǐn)?shù)值都減去獲得的趨勢(shì)值的平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段具體實(shí)現(xiàn)為通過(guò)一維先進(jìn)先出FIFO鏈表將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括 清空單元，用于在采集到1024個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)清空所述FIFO鏈表中的數(shù)據(jù)量為該鏈表大小減每段的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種結(jié)晶器振幅測(cè)試方法和裝置，該方法包括對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的加速度傳感器得到的振動(dòng)加速度值進(jìn)行采樣；將采集到的結(jié)晶器的振動(dòng)加速度利用數(shù)值積分方法積分得到結(jié)晶器的振動(dòng)速度，并將獲得的振動(dòng)速度利用數(shù)值積分方法進(jìn)行積分得到結(jié)晶器振動(dòng)的振幅；在對(duì)結(jié)晶器的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度進(jìn)行數(shù)值積分之前，將被積分的數(shù)值按照時(shí)間順序劃分成多段；在每段內(nèi)計(jì)算該段內(nèi)的被積分?jǐn)?shù)值的趨勢(shì)值的平均值，并將該段內(nèi)的每個(gè)被積分?jǐn)?shù)值都減去獲得的趨勢(shì)值的平均值。
文檔編號(hào)G01H17/00GK102680082SQ201210164509
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者李凱, 翟翔 申請(qǐng)人:中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司