一种有限转角范围速率特性的测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种有限转角范围速率特性的测试装置，特别涉及一种应用于有限转动角度范围的惯导测试转台设备的速率特性测试。

背景技术：

随着惯导产品应用的领域越来越多，不限于航天航空航海领域，包括各种民用领域如测绘、航拍、自动驾驶等，这些应用领域都需要对使用的惯导产品进行测试和标定，如对陀螺仪和加速度计等单元器件，这就需要转台类的旋转设备进行测量和标定，不同的惯导使用的环境多种多样，同样测试的环境和转台设备也是差异较大。

有限转角范围速率特性的测试装置针对某些转台不可进行连续转动，旋转角度有限时对惯导产品进行速率测试，同时可覆盖转台能连续转动的情况，解决了转台在不可连续转动，旋转角度受限时的惯导器件的速率特性测试瓶颈问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种有限转角范围速率特性的测试装置，实现了一种应用于有限转动角度范围的惯导测试类转台的速率特性测试设备，解决了有限角度范围情况下，惯导测试类转台无法进行速率特性测试的难题，检测精度优于1×10^-6。

该测试装置主要由两个高精度霍尔传感器、测角板卡、频率计、数据处理软件组成。

在被测产品如惯导测试类转台的台面或安装面上安装霍尔传感器配套的金属端，金属端随台面转动，在转动范围的外沿处固定安装两个高精度霍尔传感器，在台面转动时，当金属端与霍尔传感器接近，霍尔传感器即输出脉冲信号。

频率计采用通用安捷伦或其他规格的高精度产品，保证时间基准的精度。频率计和测角板卡同时接收到霍尔传感器输出的脉冲信号，其中频率计计算两个霍尔传感器触发时输出脉冲信号的间隔时间，测角板卡可实时的采集脉冲上升沿或下降沿的角度值。

可根据设计使用情况和被测产品使用的测角元件不同，可选择在线测试或离线测试，其中在线测试主要针对增量式测角反馈，离线测试应用于绝对式测角反馈。

实时测角板卡具有多种接口，基本覆盖当前被测产品使用的测角元件，应用范围较广，并可插入计算机中使用，也可单独供电使用。

根据频率计测量的时间数据和实时测角板卡的实时角度值，数据处理软件可以根据国军标的方法自动计算出被测产品的速率精度及平稳度。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点：

1、解决了有限角度范围情况下，惯导测试转台设备的速率特性测试瓶颈问题，同时检测精度优于1×10^-6。

2、可覆盖连续旋转设备、有限转角旋转设备的速率特性测试。

附图说明

图1是本实用新型的主要部件组成图。

图2是本实用新型的在线测试原理框图

图3是本实用新型的离线测试原理框图

图4是本实用新型的测角板卡接口电路原理图

图5是本实用新型的测角板卡dsp和fpga电路原理图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型主要由数据处理软件(7)、测角板卡(3)、频率计(4)、霍尔传感器1(5)、霍尔传感器2(6)组成。

如图2所示，针对增量式测角元件，主要包括增量式编码器、增量式光栅等，可实现在线测试的方式直接得出被测产品的速率特性测量结果。以被测产品——转台为例，给转台控制系统发送需要测试速率的控制指令，转台在有限范围内转动过程中，台面上的敏感金属将依次触发两个霍尔传感器输出信号，同时安装在转台轴系上的测角元件会将变化的测角信号(正交的脉冲信号)反馈到转台控制系统和测角板卡。转台控制系统得到测角反馈形成闭环控制；两个霍尔传感器输出的脉冲信号同时传输给测角板卡和频率计，其中测角板卡根据两个霍尔传感器输出的脉冲信号上升沿采集出两个实时角度值并传输到数据处理软件中；频率计则测量出霍尔传感器输出的两个脉冲信号的间隔时间，角度间隔除以时间间隔即可计算了单次测量的平均速率值。

在被测设备无法连续转动的情况下，按上述步骤反复测量10次，根据国军标(gjb1801-1993)的数据处理方法，数据处理软件自动计算出测试结果，包括速率精度和速率平稳性。

如图3所示，针对绝对式测角元件，主要包括绝对式编码器、绝对式光栅等，采用离线测试的方式分两步完成被测产品的速率特性测试。同样以被测产品——转台为例，由于测角板卡对绝对式测角元件的角度解算会影响转台控制系统的正常工作，故需要分两步——离线的方式进行速率特性测试。首先，不使用转台自身的控制系统，手动转动台面及轴系，依次使台面上的敏感金属触发霍尔传感器，根据两个霍尔传感器输出的脉冲信号的上升沿采集两个实时角度值并传输到数据处理软件中；其次，给转台发送需要测试速率的控制指令，此时不需要使用转台的测角元件，只需使用频率计测量两个霍尔传感器触发的脉冲信号时间间隔，反复测量10次，通过数据处理软件即可得出测试结果。

如图4所示，本实用新型中的测角板卡具有多种信号输入和输出接口，其中增量式测角信号输入使用am26ls32芯片处理，绝对式测角信号通过max3485芯片实现传输。采集的角度信号可通过isa总线或串口输出到数据处理软件中。

如图5所示，本实用新型中的测角板卡使用dsp(tms320vc5509a)+fpga(ep2c8t144)的形式进行角度解算及逻辑运算处理，可以同时处理3路增量式测角信号和3路绝对式测角信号的解算。

技术特征：

1.一种有限转角范围速率特性的测试装置，其特征在于：所述的有限转角范围速率特性的测试装置包括：数据处理软件（7）、测角板卡（3）、频率计（4）、霍尔传感器1（5）、霍尔传感器2（6）；被测对象为转台（2），在转台转动部件，一般为转动台面（8）上安装敏感金属球，在转动范围内，于转动台面（8）外沿安装高精度霍尔传感器1（5）、霍尔传感器2（6），霍尔传感器1（5）、霍尔传感器2（6）的信号通过同轴电缆同时传输给频率计（4）、测角板卡（3）；将转台（2）的测角信号接入测角板卡（3）中，测角板卡可解算不同的测角信号得出转动的角度；频率计（4）测量霍尔传感器1（5）、霍尔传感器2（6）脉冲信号输出的间隔时间，测角板卡（3）解算的脉冲信号沿触发的角度，即可计算出转动的速率，通过数据处理软件（7）可快速计算出速率测试结果。

2.根据权利要求1所述的有限转角范围速率特性的测试装置，其特征在于：所述的有限转角范围速率特性的测试装置是在转动台面（8）有限角度范围内转动时，测量转动台面匀速转动的速率特性，包括速率精度和速率平稳性。

3.根据权利要求1所述的有限转角范围速率特性的测试装置，其特征在于：所述的有限转角范围速率特性的测试装置针对转台（2）不同的测角元件反馈进行速率特性测量，包括绝对式编码器、绝对式光栅、增量式编码器、增量式光栅，测角板卡（3）具有多种形式的信号输入接口；实时测角板还可根据配置输出任意角度脉冲信号，可对装置的低速速率特性进行测试。

4.根据权利要求1所述的有限转角范围速率特性的测试装置，其特征在于：所述的有限转角范围速率特性的测试装置针对转台（2）不同的测角元件进行速率特性在线测试、离线测试。

5.根据权利要求1所述的有限转角范围速率特性的测试装置，其特征在于：所述的有限转角范围速率特性的测试装置中的测角板卡（3）可插入计算机中使用。

技术总结
本实用新型提供的是一种有限转角范围速率特性的测试装置，主要由两个高精度霍尔传感器、同轴电缆、实时测角板卡、频率计、数据处理软件组成，其中金属端安装于转台台面上，霍尔传感器用于输出脉冲信号，转台台面转动时通过同轴电缆传输到测角板卡和频率计中；测角板卡用来解算精确的角度值；频率计用来检测两个霍尔信号之间的时间值；数据处理软件用来读取实时测角板卡的角度信号，结合频率计的时间值计算出速率特性的测试结果。本装置实现了一种在有限转角范围条件下保持高测量精度的转台速率特性测试设备，解决了有限角度范围内转台无法进行速率特性测试的瓶颈问题，在直线有限运动范围的运动设备速率特性测试也可以应用。

技术研发人员：徐勇;徐立;王金;喻凯
受保护的技术使用者：九江精密测试技术研究所
技术研发日：2019.09.20
技术公布日：2020.10.27