一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用电祸流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法，属于多框架 吊舱控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 光电吊舱W速率稳定原理保持其内部平台在运动过程中稳定，利用平台上的载荷 (可将光摄像机、红外热像仪、激光测距器等）获取目标的影像、距离等信息，完成目标的识 另IJ、跟踪与定位。根据载荷的配备广泛应用在航空拍摄、军事侦察、边界巡逻、捜索救援、安 全执法等领域。光电吊舱的性能主要体现在红外、可见光的探测距离和激光器的测距能力。 该些性能在载荷自身满足的条件下，则由光电吊舱的稳定精度决定。目前，国外光电吊舱的 稳定精度能够达到3微弧（相当于1千米远的目标仅晃动3毫米），相应的测距能力可达 30千米。而国内光电吊舱的稳定精度为25微弧，测距能力为15千米，差距较大。
[0003] 多框架光电吊舱是光电吊舱设备的主流形式，是指对同一个轴利用内外两层框架 稳定；外框架抵御风阻，初级减振；内框架实现更高的稳定精度。在外框架相同的情况下， 内框架的稳定精度决定了整个多框架光电吊舱的稳定精度。目前国内外的多框架光电吊舱 内框架均利用编码器或旋转变压器器件测量角度。首先，内框架角度小，一般小于±3°。 而编码器或旋转变压器均为全周测量器件，所W利用上述器件测角时会带来体积、重量和 量程上的浪费。其次，编码器和旋转变压器应用时都需要相应的轴端支撑，会引入摩擦，而 摩擦力是影响平台稳定精度的主要因素。目前急需一种能够减小摩擦力的多框架吊舱内框 架角度高精度测量方法。
【发明内容】
[0004] 本发明技术解决问题是；针对现有技术的不足，提供了一种用电祸流传感器测量 多框架吊舱内框架角度的方法，通过在多框架光电吊舱的内框架中采用电祸流传感器和精 确的运算，获得高精度的多框架吊舱角度测量值。
[0005] 本发明的技术解决方案：
[0006] 一种用电祸流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法：
[0007] 将电祸流传感器和感应钢片分别安装于待测内框架和该内框架的安装框架上； [000引当待测内框架相对于其安装框架进行转动时，电祸流传感器相对于感应钢片的距 离发生变化，电祸流传感器输出与距离变化相关的电压信号V ;
[0009] 电祸流传感器输出的电压信号通过滤波和模数转换，同时根据电祸流传感器的比 例因子和模数转换的放大系数计算电祸流传感器和感应钢片距离h ;
[0010] 根据电祸流传感器和感应钢片的距离h，计算待测内框架和该内框架的安装框架 间的角度。
[0011] 所述电祸流传感器的安装位置距离待测内框架的轴屯、的长度为Ri，所述Ri为 八| ^ 56/)，其中Li为电祸流传感器的量程、0为所需测量的角度范围、所述Ri满足不 等式的前提下，而的取值应该尽量靠近5^：);
[0012] 所述计算电祸流传感器和感应钢片距离A = ^，其中，ki表示电祸流传感器的比 例因子，n表示模数转换的位数，n表示模数转换的输入电压范围。
[0013] 所述根据电祸流传感器和感应钢片的距离h，计算待测内框架和该内框架的安装 框架间的角度0的具体实现方式如下：
[0014] (4a)计算感应钢片所在的直线与待测内框架的轴屯、和钢片连线的夹角a ;
[0015]
【主权项】
1. 一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法，其特征在于： 将电涡流传感器和感应钢片分别安装于待测内框架和该内框架的安装框架上； 当待测内框架相对于其安装框架进行转动时，电涡流传感器相对于感应钢片的距离发 生变化，电涡流传感器输出与距离变化相关的电压信号V; 电涡流传感器输出的电压信号通过滤波和模数转换，同时根据电涡流传感器的比例因 子和模数转换的放大系数计算电涡流传感器和感应钢片距离h; 根据电涡流传感器和感应钢片的距离h，计算待测内框架和该内框架的安装框架间的 角度。
2. 根据权利要求1所述的一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法， 其特征在于：所述电涡流传感器的安装位置距离待测内框架的轴心的长度为&，所述札为
，其中U为电涡流传感器的量程、0为所需测量的角度范围，所述I满足不 等式的前提下，&的取值应该尽量靠近
3. 根据权利要求2所述的一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法，其 特征在于：所述计算电涡流传感器和感应钢片距离
其中，&表示电涡流传感器的 比例因子，n表示模数转换的位数，n表示模数转换的输入电压范围。
4. 根据权利要求3所述的一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法，其 特征在于：所述根据电涡流传感器和感应钢片的距离h，计算待测内框架和该内框架的安 装框架间的角度0的具体实现方式如下： (4a)计算感应钢片所在的直线与待测内框架的轴心和钢片连线的夹角a:
其中，L3表示电涡流传感器距离感应钢片的最小距离； (4b)利用步骤（4a)中得到的夹角a和距离h，计算待测内框架和该内框架的安装框 架间的角度0 :
5. 根据权利要求4所述的一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法， 其特征在于：所述的待测内框架和该内框架的安装框架间的角度0，在测量精度要求较低 时，可以利用简化公式进行计算，简化公式为：
6. 根据权利要求5所述的一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的 方法，其特征在于：所述的感应钢片和电涡流传感器的安装位置可以互换，分别安装 于待测内框架和该内框架的安装框架上，待测内框架和该内框架的安装框架的夹角
>，其中a:为电涡流传感器所在的直线与 待测内框架的轴心和电涡流传感器连线的夹角；
【专利摘要】本发明公开了一种用电涡流传感器测量多框架吊舱内框架角度的方法，包括步骤如下：将电涡流传感器和感应钢片分别安装于待测内框架和该内框架的安装框架上；当待测内框架相对于其安装框架进行转动时，电涡流传感器相对于感应钢片的距离发生变化，电涡流传感器输出与距离变化相关的电压信号V；电涡流传感器输出的电压信号通过滤波和模数转换，同时根据电涡流传感器的比例因子和模数转换的放大系数计算电涡流传感器和感应钢片距离h；根据电涡流传感器和感应钢片的距离h，计算待测内框架和该内框架的安装框架间的角度。本发明可以减小多框架吊舱系统的体积与重量，可以减小摩擦力以及能够获得高精度的角度测量。
【IPC分类】G01B7-30
【公开号】CN104567653
【申请号】CN201410830428
【发明人】丁伟, 朱娜, 耿欣, 丁祝顺
【申请人】北京航天控制仪器研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日