[发明专利]一种基于双线性插值算法的水膜厚度传感器实现方法

说明书

技术领域

采用双线性插值算法的水膜厚度检测传感器实现方法属于微波测量技术的参数估计领域，具体用于对不同温度下水膜厚度标定数据的估计。

背景技术

近年来，高速公路建设的规模十分巨大，因此大量公路路面的监测和维护日益重要。公路路面在实际的使用过程中，积水会对整个路面结构产生不利的影响，并极大的增大了交通事故的发生几率。水膜厚度检测传感器能够准确测量路面积水厚度，从而实现公路路面的实时测量和预警，对于高速公路系统的信息化和智能化以及交通事故的预防预警有着十分重要的意义。水膜厚度检测传感器要求具有较高的分辨率，因此需要测量精确的标定数据以提高传感器的性能。然而，实际水膜厚度测试值受到环境温度的显著影响，导致温度漂移现象的发生，误差较大，同时由于实际测量条件限制，从而无法得到大量的不同温度下的水膜厚度标定数据以用于传感器的标定。本发明采用双线性插值的方法分别对温度和水膜厚度数据进行线性插值，插值方法简单，计算速度快，精度高，降低了温度效应对水膜厚度测量的影响，提高了测量分辨率，同时，数据最终通过最小二乘法查找进一步降低了测量误差。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基于双线性插值算法的水膜厚度检测传感器实现方法，应用该方法可以显著减少标定数据的采集量，补偿温度效应误差，提高测量分辨率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明是提出一种基于双线性插值算法的水膜厚度检测传感器实现方法，该方法包括以下步骤：

步骤a、测量不同温度T_k下不同水膜厚度H_i对应的幅度值A_ik和相位值P_ik,

其中k={1,2,…,n},n代表选取温度值的个数，实际T_k值根据温度测量范围决定；i={1,2,…,m}，m代表选取水膜厚度值的个数，水膜厚度H_i值根据水膜厚度测量精度选择；

步骤b、测量当前温度T₀，对温度分段线性插值，得到当前温度下的幅度值A_m0和相位值P_m0，其中T₀∈[T₁,T_n]；

步骤c、对水膜厚度H分段线性插值，每段插入x个点，x为自然数，得到水膜厚度H下的幅度值A（T₀，H_j）和相位值P（T₀，H_j）； T₀为当前温度， H_j为不同水膜的厚度；

步骤d、实时测量得到当前温度T₀和水膜厚度H下的幅度值A（T₀，H）和相位值P（T₀，H），运用最小二乘法查到最合适的二维点，即min={ [A（T₀，H_j）- A（T₀，H）]²+[P（T₀，H_j）- A（T₀，H）]²）}对应的j值,得到此时当前水膜厚度H；

水膜厚度H下的幅度值A和相位值P；当前温度T₀ ，j代表差值后水膜点个数。

优选的，步骤b中，温度分段线性差值为：当前温度下的幅度值A_m0和相位值P_m0分别为：

当T₀∈[T_a,T_a+1]，a∈[1,n-1]时，

当T₀< T₁ 或 T_n< T₀时，设定相应的水膜测试边界条件；

其中，A_ma代表温度T_a下水膜厚度H_m时幅度值，A_m(a+1) 代表温度T_a+1下水膜厚度H_m时幅度值，P_ma代表温度T_a下水膜厚度H_m时相位值，P_m(a+1) 代表温度T_a+1下水膜厚度H_m时相位值。