[发明专利]一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置及方法

权利要求书

1.一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验装置，其特征在于：包括电磁驱动机构、费力杠杆、直线运动杆、限位滚轴、磁栅尺及磁栅尺传感器，所述费力杠杆通过转动支点进行支撑，所述费力杠杆的两端设有矩形限位槽，所述电磁驱动机构的输出轴和直线运动杆上分别垂直固定有限位柱一和限位柱二，所述限位柱一和限位柱二分别插入一组所述矩形限位槽内，所述限位柱二与所述转动支点的距离大于所述限位柱一与所述转动支点的距离，所述直线运动杆水平设置，所述限位滚轴对称设于所述直线运动杆的上下两端，对所述直线运动杆的上下端面进行限位，所述磁栅尺沿所述直线运动杆的长度方向固定于其下端面，所述磁栅尺传感器正对于磁栅尺设置，用于测试磁栅尺移动距离，待校验速度测试仪器的行程传感器和速度测试仪固定于所述直线运动杆上。

2.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述限位柱二与转动支点的距离是限位柱一与转动支点的距离的十倍。

3.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述电磁驱动机构采用可调的直流电压源供电。

4.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述磁栅尺传感器的分辨率为10微米。

5.根据权利要求1所述的速度测试校验装置，其特征在于：所述磁栅尺传感器和所述待校验速度测试仪器均设于所述直线运动杆的末端且相对设置。

6.一种基于斯皮尔曼相关分析的速度测试校验方法，其特征在于：采用权利要求1-5任意一项所述的速度测试校验装置，还包括微处理器单元、功率放大单元、信号调理单元、人机交互单元、同步采集信号调理单元及USB通信单元，具体校验步骤作为：

步骤一、同步采集信号输出，人机交互单元发出校验指令，微处理器单元校验指令并发出信号，微处理器单元发出的信号经过同步采集信号调理单元解调后，传输给待校验速度测试仪器，并通过USB通信单元同步获取待校验速度测试仪器的行程数据N；微处理器单元发出驱动信号经过功率放大单元放大后驱动电磁驱动机构的输出轴伸缩运动；微处理器单元同步采集由磁栅尺传感器传出并经过信号调理单元处理的标准行程数据M；

步骤二、绘制标准行程数据M的波形图，其中，以1毫秒为一个数据相关分析块，把数据M分成数据块M1，M2，M3，……Mm，同理，处理待校验速度测试仪器的行程数据N，也分成数据块N1，N2，N3，……Nm；其中m为分成的数据块个数，在采样频率确定的条件下，数据块个数m由采样时长决定；

步骤三、进行斯皮尔曼相关分析，调用斯皮尔曼相关分析算法，对数据块M、N进行数据处理，计算出斯皮尔曼相关系数：p1，p2，p3，……，pm；并绘制相关系数p的波形图；其中，-1≤P≤1，其相关计算系数公式为：

其中：Di＝R(Mi)–R(Ni)，公式中：N是每列数据个数，Mi、Ni是进行相关分析的两列数据变量，R(Mi)、R(Ni)进行相关分析的两列数据变量的等级，Di是两列数据的等级差，根据斯皮尔曼相关算法可知：当p＝1时，两数列完全正相关；当p＝0时，两数列完全不相关；当p＝-1时，两数列完全负相关；

步骤四，给出判定结果，将步骤三中相关系数的最低值P_min与设定的合格相关系数P₀进行比对，P_min≧P₀，则待校验速度测试仪器合格，反之则不合格。

7.根据权利要求6所述的速度测试校验方法，其特征在于：所述在步骤一中，行程数据M和行程数据N采集的频率不低于100KHZ。

8.根据权利要求6所述的速度测试校验方法，其特征在于：在步骤一中，电磁驱动机构的移动速度经过费力杠杆放大后，直线运功杆的移动速度能够达到20m/s。