專利名稱：一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于角位移測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
角位移測量技術(shù)是幾何量測量技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用和重要的作用，如飛機(jī)、艦船、火箭、飛船常用慣性導(dǎo)航儀表來保證航行方向角的準(zhǔn)確性；彈道式導(dǎo)彈的發(fā)射需要掌握發(fā)射點(diǎn)和落點(diǎn)的方位角；火炮以對其垂直角和水平角的控制，保證命中目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是電子測量儀器的迅速發(fā)展，角位移測量技術(shù)也在不斷地精益求精、更新?lián)Q代，它已從傳統(tǒng)的人工測量向由微處理器控制的測量方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)任意采樣、邏輯判斷、誤差補(bǔ)償?shù)热藶樾袨榈臋C(jī)器化，使測量系統(tǒng)具有了功能全、自動化程度高、更新能力強(qiáng)等特點(diǎn)。采用微處理器參與控制和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，已經(jīng)成為提高測角系統(tǒng)可靠性，增強(qiáng)測角系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)自動化測試的重要手段之
ο在此類產(chǎn)品的使用過程中發(fā)現(xiàn)某些系統(tǒng)特別是在其計(jì)量檢定設(shè)備中，角位移的測量占有非常重要的地位，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這些應(yīng)用主要可以歸納為四個(gè)方面1、慣性器件及其測試設(shè)備；2、定位定向設(shè)備；3、遙測跟蹤設(shè)備；4、專用工藝設(shè)備。特別是慣性器件測試設(shè)備的綜合指標(biāo)和分項(xiàng)指標(biāo)基本都是角度量，因此生產(chǎn)具有通用功能的角位移測量系統(tǒng)產(chǎn)品很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述問題，來提供一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)。一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有如下組成部分?jǐn)?shù)字信號處理器，它是與下述的角位移信息采集電路相連接，用于對采集的角位移信息進(jìn)行處理，并控制該系統(tǒng)的各個(gè)結(jié)構(gòu)，處理系統(tǒng)各種數(shù)字信息的處理器結(jié)構(gòu)；角位移信息采集電路，它是用于對角位移待測對象的角位移信息進(jìn)行采集的電路結(jié)構(gòu)，包括有交流激磁產(chǎn)生模塊和旋轉(zhuǎn)變壓器，其中的交流激磁產(chǎn)生模塊，它是用于對下述的旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生一個(gè)勵磁信號的模塊結(jié)構(gòu)，其中的旋轉(zhuǎn)變壓器，它是接收到上述的交流激磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的勵磁信號，用于產(chǎn)生攜帶有角位移待測對象的角位移信息的組件結(jié)構(gòu)；角位移結(jié)果輸出模塊，它是用于輸出數(shù)字信號處理器，對上述角位移信息模塊里的角位移信息，進(jìn)行處理后的角位移結(jié)果的模塊結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，還具有如下技術(shù)特征所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，還包括有用于從旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的電壓或者電流信號中提取角位移信息的角位移信息提取子模塊。所述的角位移信息提取子模塊，它是通過軸角轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)角位移信息提取的。所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，還包括有用于對所提取出的角位移信息進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊。所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊，它是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)角位移信息由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，選擇軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)品AD2S80系列中的其中的一種。所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊將角位移模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳輸給數(shù)字信號處理器進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在所述的軸角轉(zhuǎn)換芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間還設(shè)置有用于將二者信號進(jìn)行匹配的信號調(diào)理電路。所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，選擇為正余弦的旋轉(zhuǎn)變壓器。所述的角位移結(jié)果輸出模塊，還設(shè)置有顯示屏、揚(yáng)聲器二者至少其一。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明從角位移測量系統(tǒng)的具體性能指標(biāo)出發(fā)，選定了以旋轉(zhuǎn)變壓器、軸角轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字信號處理器(TMS320LFM07A)的鑒幅型角位測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)測量精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在角位測量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。以旋轉(zhuǎn)變壓器作角位移傳感器的鑒幅型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)采用選用的單片軸角轉(zhuǎn)換芯片，使得系統(tǒng)的通用性較好，只需改變AD2S83的配置及外圍元件的參數(shù)，就可以方便地得到四種不同測角分辨率的其中之一。設(shè)計(jì)中，采用了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)的方式來實(shí)現(xiàn) AD2S83的讀時(shí)序，這樣在保證角位測量系統(tǒng)精度的前提下，最大限度的挖掘了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)潛力。


圖1為與本發(fā)明所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)的原理框圖。圖2為本發(fā)明所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)中的角位移信息采集電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面參照著附圖，對本發(fā)明所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，做更詳細(xì)的介紹圖1的說明參圖1所示，展示了本發(fā)明所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)100的原理框圖。該系統(tǒng)100包括有角位移信息采集電路110，它是用于對角位移待測對象的角位移信息進(jìn)行采集的電路結(jié)構(gòu)，包括有交流激磁產(chǎn)生模塊111和旋轉(zhuǎn)變壓器112，其中的交流激磁產(chǎn)生模塊111， 它是用于對下述的旋轉(zhuǎn)變壓器112產(chǎn)生一個(gè)勵磁信號的模塊結(jié)構(gòu)，其中的旋轉(zhuǎn)變壓器112， 它是接收到上述的交流激磁產(chǎn)生模塊111產(chǎn)生的勵磁信號，用于產(chǎn)生攜帶有角位移待測對象的角位移信息的組件結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明方案中選擇為正余弦的旋轉(zhuǎn)變壓器。角位移信息提取子模塊120，它是用于從旋轉(zhuǎn)變壓器112輸出的電壓或者電流信號中提取角位移信息的模塊結(jié)構(gòu)，是通過軸角轉(zhuǎn)換芯片121來實(shí)現(xiàn)角位移信息提取的。數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊130，它是用于對所提取出的角位移信息進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的模塊結(jié)構(gòu)，是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片131來實(shí)現(xiàn)角位移信息由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的。該模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片131，典型選為軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)品AD2S80系列中的其中的AD2S83A，通過該數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊130將角位移模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳輸給數(shù)字信號處理器150進(jìn)行進(jìn)一步的處理。信號調(diào)理電路140，它是設(shè)置在軸角轉(zhuǎn)換芯片121和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片131之間，用于將二者信號進(jìn)行匹配的信號調(diào)理電路。由于軸角轉(zhuǎn)換芯片121的輸入電壓，比模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片131即AD2S83芯片的信號輸入的電壓明顯偏高，因此旋變的輸出不能直接與AD2S83接口，需加入信號調(diào)理電路140，這樣可以避免因調(diào)節(jié)失誤而造成AD2S83永久損壞。數(shù)字信號處理器150，它是與上述的角位移信息采集電路110相連接，用于對采集的角位移信息進(jìn)行處理，并控制該系統(tǒng)的各個(gè)結(jié)構(gòu)，處理系統(tǒng)各種數(shù)字信息的處理器結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中該數(shù)字信號處理器150，選擇了專門為控制應(yīng)用和數(shù)字運(yùn)動控制領(lǐng)域設(shè)計(jì)的 DSP 控制器 TMS320LF2407Ao角位移結(jié)果輸出模塊160，它是用于輸出經(jīng)過數(shù)字信號處理器150，對上述角位移信息采集電路110里的角位移信息，進(jìn)行處理后的角位移結(jié)果的模塊結(jié)構(gòu)，該角位移結(jié)果輸出模塊160，還設(shè)置有揚(yáng)聲器161、顯示屏162 二者至少其一，可以通過顯示屏162將檢測結(jié)果以圖像或數(shù)字的形式顯示給用戶，通過揚(yáng)聲器161將檢測結(jié)果以聲音的方式傳達(dá)給用戶。圖2的說明參圖2所示，展示了本發(fā)明所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)中的角位移信息采集電路的電路圖。角位信息采集的工作由旋轉(zhuǎn)變壓器完成，旋轉(zhuǎn)變壓器的工作特性是當(dāng)原邊外加單相交流電壓激磁時(shí)，其幅邊輸出電壓將與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置嚴(yán)格保持某種函數(shù)關(guān)系。設(shè)計(jì)中我們使用了正余弦的旋轉(zhuǎn)變壓器TS2142mE63，它采用無刷設(shè)計(jì)，使得轉(zhuǎn)子和定子分離，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及使用壽命。其工作原理如圖2所示，在旋轉(zhuǎn)變壓器112的勵磁信號輸入口 210處，加上一個(gè)激磁信號，這是只要被測體轉(zhuǎn)軸200發(fā)生轉(zhuǎn)動，就會帶動轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生角位移，此時(shí)旋轉(zhuǎn)變壓器112的幅邊輸出電壓將與被測體轉(zhuǎn)軸200的轉(zhuǎn)角位置嚴(yán)格保持正弦和余弦函數(shù)關(guān)系，在旋轉(zhuǎn)變壓器112的正弦電壓輸出口 230處，輸出正弦電壓，在在旋轉(zhuǎn)變壓器112的余弦電壓輸出口 240處，輸出余弦電壓，然后通過系統(tǒng)后續(xù)的數(shù)據(jù)提取和處理得出角位移的結(jié)果，并將結(jié)果輸出給用戶。以上是對本發(fā)明的描述而非限定，基于本發(fā)明思想的其它實(shí)施方式，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括有如下組成部分?jǐn)?shù)字信號處理器，它是與下述的角位移信息采集電路相連接，用于對采集的角位移信息進(jìn)行處理，并控制該系統(tǒng)的各個(gè)結(jié)構(gòu)，處理系統(tǒng)各種數(shù)字信息的處理器結(jié)構(gòu)；角位移信息采集電路，它是用于對角位移待測對象的角位移信息進(jìn)行采集的電路結(jié)構(gòu)，包括有交流激磁產(chǎn)生模塊和旋轉(zhuǎn)變壓器，其中的交流激磁產(chǎn)生模塊，它是用于對下述的旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生一個(gè)勵磁信號的模塊結(jié)構(gòu)，其中的旋轉(zhuǎn)變壓器，它是接收到上述的交流激磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的勵磁信號，用于產(chǎn)生攜帶有角位移待測對象的角位移信息的組件結(jié)構(gòu)；角位移結(jié)果輸出模塊，它是用于輸出數(shù)字信號處理器，對上述角位移信息模塊里的角位移信息，進(jìn)行處理后的角位移結(jié)果的模塊結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，還包括有用于從旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的電壓或者電流信號中提取角位移信息的角位移信息提取子模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的角位移信息提取子模塊，它是通過軸角轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)角位移信息提取的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，還包括有用于對所提取出的角位移信息進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊，它是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)角位移信息由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，選擇軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)品AD2S80系列中的其中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換子模塊，將角位移模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳輸給數(shù)字信號處理器進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求3和5所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述的軸角轉(zhuǎn)換芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間還設(shè)置有用于將二者信號進(jìn)行匹配的信號調(diào)理電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器，選擇為正余弦的旋轉(zhuǎn)變壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的角位移結(jié)果輸出模塊，還設(shè)置有顯示屏、揚(yáng)聲器二者至少其一。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)，屬于角位移測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型高精度角位移測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與下述的角位移信息采集電路相連接，用于對采集的角位移信息進(jìn)行處理，并處理系統(tǒng)各種數(shù)字信息的數(shù)字信號處理器；用于對角位移待測對象的角位移信息進(jìn)行采集的角位移信息采集電路，它包括有交流激磁產(chǎn)生模塊和旋轉(zhuǎn)變壓器；用于輸出數(shù)字信號處理器，對上述角位移信息模塊里的角位移信息，進(jìn)行處理后的角位移結(jié)果的角位移結(jié)果輸出模塊。本發(fā)明所述的新型高精度角位移測量系統(tǒng)測量精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在角位測量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G01B7/30GK102243059SQ20101017334
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者陳旸 申請人:上海陸途信息技術(shù)有限公司