专利名称：一种高速动量轮转速测量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及监控测量领域，具体来说是一种高速动量轮转速测量装置。
背景技术：
动量轮是卫星GNC分系统中一个重要的部件，在对卫星GNC分系统进行测量时，需要 采集动量轮的转速信号和方向信号。动量轮转速信号的特性是数字量脉冲信号，通过脉冲频 率的大小反映动量轮转动速度的大小。
动量轮壳体内安装24个霍尔元件，动量轮每转一圈，就发出24个脉冲信号。原有动量
轮测量设备，采用连续脉冲计数，即动量轮每转一圈，测量设备会连续纪录24个脉冲信号， 通过对连续24个脉冲信号的分析，计算得出动量轮的转动速度。
原有测量设备及测量方法的问题在于，24个霍尔元件在圆周内分布安装，由于工艺误差， 经常会造成24个霍尔元件安装不均匀，而且误差随机性很大，从而造成连续计数的24个脉 冲不能反映真实动量轮转速。因此，原有测量设备会有测量误差。 发明 内 容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种高速动量轮转速测量装置。
本发明一种高速动量轮转速测量装置，由标准金属电磁屏蔽机箱、AT96总线母板、AT96 总线AC/DC电源板、AT96总线CPU板、AT96总线动量轮脉冲采集板组成。
AT96总线母板，内部有两条总线， 一条是标准AT96总线，为AT96总线AC/DC电 源板、AT96总线CPU板、AT96总线动量轮脉冲采集板提供总线连接； 一条是96芯用户 自定义总线，可以通过它将外部被测信号连接至母板，母板通过AT96总线将被测信号输送 至脉冲采集板，进行测量。
AT96总线AC/DC电源板负责将220V交流电源转换为5V、 12V、 24V直流电源，为 系统运行提供电力。
AT96总线CPU板为系统处理核心，负责任务调度、数据计算、驱动程序运行等任务。 AT96总线动量轮脉冲采集板，负责计算，采集高速动量轮转速脉冲，并将脉冲信号存 储在缓存器中。
所述AT96总线动量轮脉冲釆集板上设有24个32位的缓存器，存储连续的24个脉冲 的周期，采用32位计数器，通过24MHz晶振进行计数，记录动量轮转速脉冲上升沿间的 时间。
高速动量轮转速测量方法为步骤一AC/DC电源板接通220V交流电源，电源板将交流电转换为5V、 12V、 24V 直流电源，通过母板为系统中其他板卡运行提供电力；
步骤二 AT96总线动量轮脉冲采集板，通过用户自定义总线连接被测动量轮，釆集动 量轮转速脉冲。动量轮每旋转一圈，会产生24个脉冲信号，采集板采集24个脉冲采集后， 将其分别存储在板上存储器的24个缓存区内。
计数采用32位计数器，A为第1个脉冲和第2个脉冲间24MHz时钟的个数，^为 第2个脉冲和第3个脉冲间24MHz时钟的个数，依此类推，]\[24为第24个脉冲和第25个 脉冲间24MHz时钟的个数。
将A写到缓存器Di内，将N2写到缓存器D2内，依此类推，将N24写到缓存器D24内， 将N25写到缓存器内。这样动量轮脉冲采集板中这24个缓存器为连续的24个动量轮转 速脉冲的数据；
步骤三AT96总线CPU板通过AT96总线母板，分别读取釆集板一个釆样周期内全 部这24个缓存器的数据，进行运算处理就可以得到稳定的动量轮的转速值。 本发明的优点在于
(1) 采用标准金属电磁屏蔽机箱，可防止外界电磁干扰对内部板卡的影响；
(2) 采用AT96总线使板卡设备通用性强，维护简单；
(3) 加入了动量轮脉冲采集板釆集数据，总线CPU处理动量轮脉冲釆集板采集到的数 据，得到稳定的动量轮的转速值；
(4) 可以精确算出动量轮的转速，避免安装工艺误差造成的转速计算误差；
(5) 采用通用AT96总线CPU板，具有极强的可维护、可替换性，兼容标准通用软件， 便于软件开发；
(6) 动量轮脉冲采集板、AT96总线CPU板以AT96总线相联接，通讯速率高、保证 取得计箅数据的及时性。
附图说 明
图l是本发明的装置结构图2为本发明24个脉冲信号示意图3为本发明24个脉冲间24MHz时钟的个数存入缓存器示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如
图1所示，本发明一种高速动量轮转速测量装置，由标准金属电磁屏蔽机箱1、 AT96 总线母板2、 AT96总线AC/DC电源板3、 AT96总线CPU板4、 AT96总线动量轮脉冲 采集板5组成。所述电磁屏蔽机箱1内部，安装标准AT96总线母板2， AT96总线母板2通过AT96 总线实现母板2与AT96总线AC/DC电源板3、 AT96总线CPU板4、 AT96总线动量轮 脉冲采集板的连接5。
AT96总线母板2，内部有两条总线， 一条是标准AT96总线，为AT96总线AC/DC 电源板3、 AT96总线CPU板4、 AT96总线动量轮脉冲采集板5提供总线连接； 一条是96 芯用户自定义总线，可以通过它将外部被测信号连接至母板2，母板2通过AT96总线将被 测信号输送至脉冲采集板5，进行测量。
AT96总线AC/DC电源板3负责将220V交流电源转换为5V、 12V、 24V直流电源， 为系统运行提供电力。
AT96总线CPU板4为系统处理核心，负责任务调度、数据计算、驱动程序运行等任务。 AT96总线动量轮脉冲釆集板5，负责计算，采集高速动量轮转速脉冲，并将脉冲信号 存储在缓存器中。
所述AT96总线动量轮脉冲采集板5上设有24个32位的缓存器，存储连续的24个脉 冲的周期，采用32位计数器，通过24MHz晶振进行计数，记录动量轮转速脉冲上升沿间 的时间。
高速动量轮转速测量方法为
步骤一AC/DC电源板3接通220V交流电源，电源板将交流电转换为5V、 12V、 24V 直流电源，通过母板2为系统中其他板卡运行提供电力。
步骤二 AT96总线动量轮脉冲采集板5，通过用户自定义总线连接被测动量轮，釆集 动量轮转速脉冲。动量轮每旋转一圈，会产生24个脉冲信号，采集板5采集24个脉冲釆集 后，将其分别存储在板上存储器的24个缓存器内。
计数采用32位计数器，如图2所示，N,为第1个脉冲和第2个脉冲间24MHz时钟 的个数，N2为第2个脉冲和第3个脉冲间24MHz时钟的个数，依此类推，N^为第24个 脉冲和第25个脉冲间24MHz时钟的个数。如图3所示，将I^写到缓存器Di内，将1^2写
到缓存器D2内，依此类推，将N24写到缓存器D^内，将N25写到缓存器Di内，此时进行
下一周期的计数。这样动量轮脉冲采集板5中这24个缓存器为连续的24个动量轮转速脉冲 的数据。
步骤三AT96总线CPU板3通过AT96总线母板2，分别读取釆集板一个釆样周期 内全部这24个缓存器的数据，进行运算处理就可以得到稳定的动量轮的转速值。 运算过程为
先得到频率是24MHz时钟的周期t，单位秒；
<formula>formula see original document page 6</formula> (1)动量轮转动1周所用时间T，单位秒，D'为第i个缓存器中的计数值，2X,Dz'为24 个缓存器中脉冲计数的总和；
<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
动量轮的转速单位为rpm，即每60s转动的圈数。得到动量轮转速v
<formula>formula see original document page 7</formula>(3)
将公式(1)、 (2)代入公式(3)得到动量轮转速的计算公式为<formula>formula see original document page 7</formula> (4)
通过这种方法可以精确算出动量轮的转速，避免安装工艺误差造成的转速计算误差。
权利要求
1、一种高速动量轮转速测量装置，由由标准金属电磁屏蔽机箱、AT96总线母板、AT96总线AC/DC电源板、AT96总线CPU板组成，其特征在于还包括一AT96总线动量轮脉冲采集板；AT96总线母板，内部有两条总线，一条是标准AT96总线，为AT96总线AC/DC电源板、AT96总线CPU板、AT96总线动量轮脉冲采集板提供总线连接；一条是96芯用户自定义总线，可以通过它将外部被测信号连接至母板，母板通过AT96总线将被测信号输送至脉冲采集板，进行测量；AT96总线AC/DC电源板负责将220V交流电源转换为5V、12V、24V直流电源，为系统运行提供电力；AT96总线CPU板为系统处理核心，负责任务调度、数据计算、驱动程序运行；AT96总线动量轮脉冲采集板，负责计算，采集高速动量轮转速脉冲，并将脉冲信号存储在缓存器中。
2、 根据权利要求1所述的一种高速动量轮转速测量装置，其特征在于所述AT96总线动 量轮脉冲采集板，上设有24个32位的缓存器，存储连续的24个脉冲的周期，采用32位 计数器，通过2AMHz晶振进行计数，记录动量轮转速脉冲上升沿间的时间。
3、 一种高速动量轮转速测量方法，其特征在于，步骤如下步骤一AC/DC电源板接通220V交流电源，电源板将交流电转换为5V、 12V、 24V 直流电源，通过母板为系统中其他板卡运行提供电力；步骤二 AT96总线动量轮脉冲采集板，通过用户自定义总线连接被测动量轮，采集动 量轮转速脉冲。动量轮每旋转一圈，会产生24个脉冲信号，采集板采集24个脉冲采集后， 将其分别存储在板上缓存器的24个缓存区内；计数釆用32位计数器，^为第1个脉冲和第2个脉冲间24MHz时钟的个数，&为 第2个脉冲和第3个脉冲间24MHZ时钟的个数，依此类推，N24为第24个脉冲和第25个 脉冲间24MHz时钟的个数；将Ni写到缓存器Di内，将^写到缓存器02内，依此类推， 将N24写到缓存器D24内，将N25写到缓存器Di内，此时进行下一周期的计数，这样动量轮 脉冲采集板中这24个缓存器为连续的24个动量轮转速脉冲的数据；步骤三AT96总线CPU板通过AT96总线母板，分别读取采集板一个采样周期内全 部这24个缓存器的数据，进行运算处理就得到稳定的动量轮的转速值。
4、 如权利要求3所述一种高速动量轮转速测量方法，其特征在于所述运算处理过程为 先得到频率是24MHz时钟的周期t，单位秒；<formula>formula see original document page 3</formula> (1) 动量轮转动1周所用时间T单位秒，D/为第i个缓存器中的计数值，2^,Dz为24个 缓存器中脉冲计数的总和；<formula>formula see original document page 3</formula> (2)动量轮的转速单位为HHn，即每60s转动的圈数。得到动量轮转速v<formula>formula see original document page 3</formula> (3)将公式(1)、 (2)代入公式(3)得到动量轮转速的计算公式为<formula>formula see original document page 3</formula> (4)
全文摘要
本发明公开了一种高速动量轮转速测试装置及其方法，主要由标准金属电磁屏蔽机箱、AT96总线母板、AT96总线AC/DC电源板、AT96总线CPU板、AT96总线动量轮脉冲采集板组成。通过AT96总线动量轮脉冲采集板采集动量轮转速脉冲，并将脉冲信号存储在寄存器中，然通过AT96总线CPU板，分别读取采集板一个采样周期内全部这24个寄存器的数据，进行运算处理就可以得到稳定的动量轮的转速值。其优点在于可防电磁干扰；板卡设备通用性强，维护简单；动量轮脉冲采集板采集数据，总线CPU处理数据，得到稳定的动量轮的转速值；可以精确算出动量轮的转速，避免安装工艺误差造成的误差；具有可维护、可替换性，兼容标准通用软件，便于软件开发；通讯速率高、保证取得计算数据的及时性。
文档编号G01P3/481GK101413962SQ20081023886
公开日2009年4月22日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者纳 刘, 新 张, 张文平, 戚朝晖, 菲 李, 奋 潘, 王军鹰, 王迎春, 文 许, 鹏 赵, 淼 马 申请人:北京康拓科技开发总公司