[发明专利]一种磁电复合材料传感器的测试方法及系统

权利要求书

1.一种磁电复合材料传感器的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100,设置初始状态直流磁场，记录磁电复合材料在初始状态直流磁场下的初始状态感应电压；

S200，设置第一组磁场增量值，记录磁电复合材料在初始状态直流磁场下加上第一组磁场增量值后对应的不同感应电压，将记录到的不同磁场下对应的不同感应电压作为第一组增量感应电压值；

S300，通过第一组磁场增量值、初始状态感应电压和第一组增量感应电压值，进而计算感应电压对应直流磁场的变化度；

S400，根据变化度设置磁场变化步长，以磁场变化步长改变初始状态直流磁场，记录磁电复合材料在改变后的磁场下的感应电压；

S500，计算获取感应电压达到最高值时的直流磁场值；

其中，在S100中，设置初始状态直流磁场，记录磁电复合材料在初始状态直流磁场下的初始状态感应电压的方法为：通过直流磁场发生器设置初始状态直流磁场, 记直流磁场发生器的最低的磁场强度输出为h0、直流磁场发生器的最高的磁场强度输出为h2，则记h0与h2的算术平均数为h1，所述初始状态直流磁场为一个由多个不同的磁场强度值所组成的数组，所述初始状态直流磁场中的各个不同的磁场强度值为从区间[h0,h1)中通过随机函数抽取所得,所述磁场强度值的单位为特斯拉，令变量n表示所述初始状态直流磁场中的磁场强度值的个数，变量i表示所述初始状态直流磁场中第i个磁场强度值的序号，i∈[1,n]，记所述初始状态直流磁场为数组H_alp，H_alp(i)表示数组H_alp中序号为i的元素， H_alp=[H_alp(1),…,H_alp(i),…,H_alp(n)];

记录磁电复合材料在初始状态直流磁场下的初始状态感应电压,所述磁电复合材料为水泥基复合材料，所述磁电复合材料设置有电压传感器，所述初始状态感应电压为所述磁电复合材料分别在初始状态直流磁场H_alp中n个磁场强度值下通过电压传感器采集到的n个电压值所组成的数组，所述电压值的单位为伏特，记初始状态感应电压为数组U_alp，U_alp(i)表示数组U_alp中序号为i的元素， U_alp=[U_alp(1),…,U_alp(i),…,U_alp(n)]；

其中，在S200中，设置第一组磁场增量值，记录磁电复合材料在初始状态直流磁场下加上第一组磁场增量值后对应的不同感应电压，将记录到的不同磁场下对应的不同感应电压作为第一组增量感应电压值的方法为：设置第一组磁场增量值，所述第一组磁场增量值为由n个磁场强度的增量值组成的数组，记所述第一组磁场增量值为数组h_1，通过随机函数从无磁场强度即零特斯拉到单位磁场强度即一特斯拉的区间(0,1)中抽取n个随机数值表示n个磁场增量值，记数组h_1中序号为i的元素为h_1(i)， h_1=[h_1(1),…,h_1(i),…,h_1(n)]，0h_1(i)1;

将初始状态直流磁场H_alp中各元素分别加上第一组磁场增量值h_1中的对应相同序号的元素得到一组磁场值H_1记作第一组磁场值， H_1=[H_alp(1)+h_1(1),…, H_alp(i)+h_1(i),…, H_alp(n)+h_1(n)]，记H_1中序号为i的元素为H_1(i)， H_1=[H_1(1),…,H_1(i),…, H_1(n)]，将直流磁场发生器分次设置成H_1中的各个磁场值H_1(i)，并分别通过电压传感器记录在H_1中的序号为i的磁场值H_1(i)下的电压值记为U_1(i)，各个U_1(i)数值组成的数组记为数组U_1，U_1(i)表示U_1中序号为i的元素，所述U_1即为第一组增量感应电压值；

其中，在S300中，通过第一组磁场增量值、初始状态感应电压和第一组增量感应电压值，进而计算感应电压对应直流磁场的变化度的方法为：定义变化度为表示根据一个由多个磁场强度的增量值所组成的数组以及一个由多个电压增量值所组成的数组而计算所得的感应电压对应直流磁场的变化程度；

定义第一组电压增量值为数组u_1，根据数组U_alp和数组U_1计算得到第一组电压增量值u_1的公式为u_1=[U_1-U_alp]，记u_1中序号为i的元素为u_1(i)，u_1(i)= U_1(i)-U_alp(i)；

记函数Udp()为根据一个由多个磁场强度的增量值所组成的数组以及一个由多个电压增量值所组成的数组来计算变化度的函数，Udp(h_1,u_1)为根据h_1、u_1计算所得的变化度，根据h_1、u_1计算函数Udp()的公式如下：

所得Udp(h_1,u_1)即为h_1、u_1的变化度；

其中，在S400中，根据变化度设置磁场变化步长，以磁场变化步长改变初始状态直流磁场，记录磁电复合材料在改变后的磁场下的感应电压的方法为：根据变化度设置直流磁场变化步长的具体方法为，将根据第一组电压增量值u_1和第一组磁场增量值h_1计算所得的变化度Udp(h_1,u_1)记作第一变化度又可记作Udp(1)，将第一组磁场增量值h_1数组中各元素乘以Udp(h_1,u_1)得到的数组记作hs_1数组，以hs_1(i)表示hs_1数组中序号为i的元素， hs_1(i)= h_1(i)* Udp(1)，所得的hs_1数组即表示磁场变化步长记为第1个步长，由此以磁场变化步长改变初始状态直流磁场，记录磁电复合材料在改变后的磁场下的感应电压的具体步骤为：

S401，开始程序；获取H_1数组；获取hs_1数组；获取U_1数组；转到 S402；

S402，设置变量j；令变量j的数值为1；转到S4031；

S4031，设置空集合hslist；hslist集合中的元素具有按加入该集合的时间从先到后顺序的有序性；转到S4032；

S4032，设置空数组Hv；设置空数组hsv；设置空数组Uv；设置空数组Uw；转到S4041；

S4041，将H_1数组中的元素加入到数组Hv；将hs_1数组中的元素加入到数组hsv；将U_1数组中的元素加入到数组Uv；转到S4042；

S4042，以Hv数组中序号为i的元素与hsv数组中序号为i的元素相加得到Hw数组中序号为i的元素记作Hw(i)，以Hw(i)表示Hw数组中序号为i的元素、Hv(i)表示Hv数组中序号为i的元素、hsv(i)表示hsv数组中序号为i的元素， Hw(i)=Hv(i)+hsv(i)，将各个Hw(i)数值按序号i加入Hw数组；转到S405；

S405，按照Hw数组中各元素的数值分别设置直流磁场发生器的磁场强度并通过电压传感器记录在Hw中的序号为i的磁场值Hw(i)下的电压值记为Uw(i)，Uw(i)表示Uw中序号为i的元素，将各个Uw(i)数值按序号i加入数组Uw；转到S406；

S406，获取hsv数组；获取Uv数组；获取Uw数组；转到S407；

S407，根据数组Uv和数组Uw计算从数组Uv到数组Uw的增量值的数组作为数组U(v-w)，得到数组U(v-w)的公式为U(v-w)=[Uw-Uv]，Uw(i)表示Uw数组中序号为i的元素、Uv(i)表示Uv中序号为i的元素，Uw(i)-Uv(i)表示Uw数组中序号为i的元素减去Uv中序号为i的元素所得的数值，记U(v-w)中序号为i的元素为U(v-w)(i)，U(v-w)(i)=Uw(i)-Uv(i)；转到S408；

S408，根据数组hsv和数组U(v-w)通过函数Udp()计算hsv和U(v-w)的变化度为Udp(hsv,U(v-w))，计算Udp(hsv,U(v-w))的公式如下：

所得的Udp(hsv,U(v-w))即为hsv和U(v-w)的变化度；转到S409；

S409，将hsv数组中各元素乘以Udp(hsv,U(v-w))得到的数组记作hs_2数组，以hs_2(i)表示hs_2数组中序号为i的元素，即hs_2=[hs_2(i)]，hs_2(i)=hsv(i)*Udp(hsv,U(v-w))；转到S410；

S410，根据U(v-w)数组和hs_2数组计算阈值λ，阈值λ的计算公式为：

计算所得λ即为所求阈值，判断是否满足约束条件λ0，若是则转到S4101，若否则转到S4102；

S4101，计算得到数组U(v-w)中各元素的算术平均数为u；计算得到数组hs_2中各元素的算术平均数为h；将j的数值和u的数值组成一个键值对，以j的数值为该键值对的键,并以u的数值与h的数值组成的数组记作[u,h]为该键值对的值，其中u记为该键值对的值的第一值、h记为该键值对的值的第二值，将该键值对记作j,[u,h]；将键值对j,[u,h]加入集合hslist中；转到S4102；

S4102，若hslist为空集合，转到S4103，若hslist不为空集合，则将集合hslist中所有的键值对的值的第二值组成的集合记作集合hset；判断集合hset中各元素的数值的算术平均值是否大于或等于直流磁场发生器的最高的磁场强度输出h2的数值，若是则转到S4104，若否则转到S4103；

S4103，令j的数值增加1；将hsv数组中元素清空，并将hs_2数组中的元素加入到hsv数组中；将Uv数组中元素清空，将Uw数组中的元素加入到Uv数组中，并将Uw数组中元素清空；将Hv数组中元素清空，将Hw数组中的元素加入到Hv数组中，并将Hw数组中元素清空；转到S4042；

S4104，输出集合hslist；结束程序；

其中，输出的集合hslist，在hslist的各元素中，各元素的第一值为改变磁场后记录的电压，各元素的第二值为本元素的第一值对应改变的磁场强度。