一种光纤陀螺的多通道数据测试系统和方法与流程

1.本发明涉及光纤陀螺数据采集技术领域，尤其是涉及一种光纤陀螺的多通道数据测试系统和方法。


背景技术：

2.在近十年来各种中低精度的光纤陀螺已经产品化，被广泛用于航空、航天、航海、武器系统和其它工业领域中。光纤陀螺仪在研发、生产过程中，需要大量的高低温、动静态测试。如图1所示，传统光纤陀螺测试方法是将每个光纤陀螺通过串口线接入上位机，通过上位机采集软件进行光纤陀螺测试，由于采用串口线的连接方式，每次一个上位机每次只能对一个光纤陀螺进行测试，具有测试周期长、效率低、成本高等特点，限制了光纤陀螺产业化的发展这一现状。
3.因此现在急需一种可以同时实现多通道光纤陀螺仪同一测试环境下同时测试技术方式，解决国内光纤陀螺测试效率低、成本高的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了解决光纤陀螺研制、调试、生产过程中的测试周期长、测试成本高的问题，同时解决光纤陀螺仪工程化、批量化生产测试瓶颈问题，针对光纤陀螺仪工程化、产量化而开发设计的一种光纤陀螺的多通道数据测试系统和方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种光纤陀螺的多通道数据测试系统，包括上位机，所述多通道数据采集系统还包括采集板，该采集板包括主控芯片，该主控芯片分别连接有无线数据发送单元、电源输出支路和数据采集支路，所述主控芯片通过无线数据发送单元通信连接所述上位机；
7.所述电源输出支路包括依次连接的dc/dc转化器、继电器、电流采样单元和电源输出接口，所述主控芯片分别连接所述继电器和电流采样单元，所述电源输出接口包括相互并联的多路陀螺电源输出通道；
8.所述数据采集电路包括相互连接的第一信号隔离模块和陀螺数据采集接口，所述陀螺数据采集接口包括相互并联的多路陀螺数据采集通道，每个所述陀螺数据采集通道均通过第一信号隔离模块接入所述主控芯片。
9.进一步地，所述电流采样单元包括电流采样电路、dmux选择模块、模数转换器和第二信号隔离模块，所述电流采样电路、dmux选择模块、模数转换器、第二信号隔离模块和主控芯片依次连接，构成电流数据传输支路；所述主控芯片、第二信号隔离模块和dmux选择模块依次连接，构成电流道通选择支路。
10.进一步地，所述陀螺数据采集接口为db-50接口，该db-50接口的输入信号和输出信号均为多路信号。
11.进一步地，所述电源输出接口为db-62接口，该db-62接口的电源输出通道为多路通道。
12.进一步地，所述主控芯片为fpga芯片。
13.进一步地，所述无线数据发送单元为所述fpga芯片附带的以太网数据发送接口。
14.进一步地，所述主控芯片还连接有存储器。
15.进一步地，所述存储器为sdram存储器。
16.进一步地，所述dc/dc转化器的输入为+24v电源，输出为多路的
±
15v和
±
5v 电源电压；所述电流采样单元的探测端连接每路的
±
5v电源电压。
17.本发明还提供一种如上所述的一种光纤陀螺的多通道数据测试系统的测试方法，包括以下步骤：
18.将光纤陀螺接入所述采集板中进行数据采集；
19.上位机同时开启测试计划线程、采集线程、数据分析线程和数据处理线程；
20.所述测试计划线程的执行过程包括以下步骤：
21.s101：选取预设的一条测试计划；
22.s102：判断该测试计划对应的光纤陀螺的测试条件是否满足预设的测试条件标准，若是，则执行步骤s103，否则进行测试条件调整；
23.s103：生成采集消息并计时，达到预设的采集时间后，生成测试计划完成消息，并返回步骤s101，若预设的测试计划全部执行完成，则生成全部计划完成消息，并退出测试计划线程；
24.所述采集线程的执行过程包括以下步骤：
25.s201：实时监控所述采集消息，若读取到采集消息，则执行步骤s202；
26.s202：连接采集板进行数据采集，创建原始数据文件存储采集的数据；
27.s203：生成数据消息，获取并根据所述测试计划完成消息，判断测试计划是否完成，若是，则执行步骤s204，否则返回步骤s202；
28.s204：生成采集完成消息，断开与采集板的连接，然后获取并根据所述全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出采集线程，否则返回步骤s201：
29.所述数据分析线程的执行过程包括以下步骤：
30.s301：实时监控所述数据消息，若读取到数据消息，则执行步骤s302：
31.s302：根据所述数据消息对对应的数据进行数据分析，并生成结果消息；
32.s303：获取并根据所述采集完成消息，判断采集是否完成，若是，则执行步骤s304，否则返回步骤s301；
33.s304：生成分析完成消息，然后获取并根据所述全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出数据分析线程，否则返回步骤s301：
34.所述数据处理线程的执行过程包括以下步骤：
35.s401：实时监控所述结果消息，若读取到结果消息，则执行步骤s402：
36.s402：将数据分析的结果数据保存，然后上传数据库，并进行界面显示；
37.s403：根据所述分析完成消息判断是否分析完成，若是，则执行步骤s404，否则返回步骤s401；
38.s404：生成测试报告，删除该结果消息对应的测试计划，然后获取并根据所述全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出数据处理线程，否则返回步骤s401。
39.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
40.(1)本发明增设的采集板中设有电源输出支路和数据采集支路，电源输出支路能输出多路陀螺电源，每路电源的输出和断开可由上位机控制采集板上的电源继电器实现；数据采集支路能采集多路陀螺数据，并设有信号隔离模块进行信号隔离；最后由采集板的主控芯片通过以太网数据发送接口将数据无线传输给上位机，使得上位机能够同时接收多路陀螺数据，实现多通道光纤陀螺仪同一测试环境下同时测试，提高了光纤陀螺测试效率，且成本低。
41.(2)本发明应用于光纤陀螺测试过程中，能快速实现多路光纤陀螺高低温、动静态测试，减少光纤陀螺生产所需配套测试速率转台、高低温箱、采集装置等测试资源的投入，并简化测试过程重复操作、缩短多通道光纤陀螺测试时间，减少测试过程中人为的干预，减少测试误差。
42.(3)本发明提供的光纤陀螺的多通道数据测试系统的测试方法，通过四个线程同步运行，线程间通过消息机制驱动，充分保证数据采集、分析、处理的实时性。
附图说明
43.图1为传统光纤陀螺测试方法示意图；
44.图2为本发明实施例中提供的一种光纤陀螺的多通道数据测试系统的结构示意图；
45.图3为本发明实施例中提供的一种采集板的结构示意图；
46.图4为上位机的测试方法流程图；
47.图中，1、光纤陀螺，2、采集板，201、dc/dc转化器，202、继电器，203、电流采样电路，204、dmux选择模块，205、模数转换器，206、第二信号隔离模块，207、电源输出接口，208、主控芯片，209、第一信号隔离模块，210、陀螺数据采集接口，211、以太网数据发送接口，212、sdram存储器，3、上位机。
具体实施方式
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
49.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不
能理解为对本发明的限制。
52.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
53.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
54.实施例1
55.如图2和图3所示，本实施例提供一种光纤陀螺的多通道数据测试系统，包括上位机3和采集板2，该采集板2包括主控芯片208，该主控芯片208分别连接有无线数据发送单元、电源输出支路和数据采集支路，主控芯片208通过无线数据发送单元通信连接上位机3；
56.电源输出支路包括依次连接的dc/dc转化器201、继电器202、电流采样单元和电源输出接口207，主控芯片208分别连接继电器202和电流采样单元，电源输出接口207包括相互并联的多路陀螺电源输出通道，本实施例中，多路陀螺电源输出通道为12路陀螺电源输出通道；
57.数据采集电路包括相互连接的第一信号隔离模块209和陀螺数据采集接口210，陀螺数据采集接口210包括相互并联的多路陀螺数据采集通道，本实施例中，多路陀螺数据采集通道包括输入和输出信号各24路，每个陀螺数据采集通道均通过第一信号隔离模块209接入主控芯片208。
58.通过采集板2中设置的具有多路陀螺电源输出通道的电源输出接口207和具有多路陀螺数据采集通道陀螺数据采集接口210，可以将多个光纤陀螺1同时接入该采集板，各光纤陀螺1的陀螺数据还经过信号隔离保护相互间不受影响，最后通过无线传输至上位机，实现了多通道光纤陀螺仪同一测试环境下同时测试。
59.作为一种优选的实施方式，电流采样单元包括电流采样电路203、dmux选择模块204、模数转换器205和第二信号隔离模块206，电流采样电路203、dmux 选择模块204、模数转换器205、第二信号隔离模块206和主控芯片208依次连接，构成电流数据传输支路；主控芯片208、第二信号隔离模块206和dmux选择模块204依次连接，构成电流道通选择支路；在每路陀螺电源里加入了电流采样电路，可以实现对各路陀螺
±
5v的电流采集，监控各陀螺的供电情况。
60.本实施例中，dc/dc转化器201的输入为+24v电源，输出为多路的
±
15v和
±
5v 电源电压。电流采样单元的探测端连接每路的
±
5v电源电压。
61.陀螺数据采集接口210为db-50接口，该db-50接口的输入信号和输出信号均为多路信号。电源输出接口207为db-62接口，该db-62接口的电源输出通道为多路通道。
62.主控芯片208为fpga芯片。无线数据发送单元为fpga芯片附带的以太网数据发送接口211。主控芯片208还连接有存储器，具体采用sdram存储器212，为同步动态随机存取内存，用于fpga芯片处理过程中的数据缓存。
63.工作原理：
64.采集板分为分为电源输出接口、陀螺数据采集接口和以太网数据发送接口。电源
输出接口可以输出12路陀螺电源，每路输出的电源电压分别为
±
15v、
±
5v。每路电源的输出和断开由上位机控制采集板上的电源继电器实现。
±
15v、
±
5v由 dc/dc电源模块产生。每路陀螺电源里加入了电流采样电路，可以实现对各路陀螺
±
5v的电流采集。陀螺数据接口为db-50，输入和输出信号各24路。陀螺数据经过fpga处理后，通过tcp/ip协议发送给上位机。
65.如图4所示，上位机的测试方法，包括以下步骤：
66.将光纤陀螺接入采集板2中进行数据采集；
67.上位机3同时开启测试计划线程、采集线程、数据分析线程和数据处理线程；
68.本实施例上位机采集流程主体主要分为四个模块：执行测试计划，数据采集，数据分析，结果处理。这四个模块中，执行测试计划是最原始的驱动力。当转台温箱等测试条件满足的情况下，驱动数据采集开始采集数据，并同时保存原始数据；当有数据采集进来时，驱动数据计算分析模块开始分析数据；分析完的结果发送给结果处理。四个模块对应四个线程，整个配置工作完成后，开始运行采集流程主体，四个线程同步运行，线程间通过消息机制驱动，充分保证数据采集、分析、处理的实时性。以上为整个采集流程主体过程，下面图4详细展示了上位机数据采集与处理的流程图，
69.具体地，测试计划线程的执行过程包括以下步骤：
70.s101：选取预设的一条测试计划；
71.s102：判断该测试计划对应的光纤陀螺的测试条件是否满足预设的测试条件标准，若是，则执行步骤s103，否则进行测试条件调整；
72.s103：生成采集消息并计时，达到预设的采集时间后，生成测试计划完成消息，并返回步骤s101，若预设的测试计划全部执行完成，则生成全部计划完成消息，并退出测试计划线程；
73.采集线程的执行过程包括以下步骤：
74.s201：实时监控采集消息，若读取到采集消息，则执行步骤s202；
75.s202：连接采集板进行数据采集，创建原始数据文件存储采集的数据；
76.s203：生成数据消息，获取并根据测试计划完成消息，判断测试计划是否完成，若是，则执行步骤s204，否则返回步骤s202；
77.s204：生成采集完成消息，断开与采集板的连接，然后获取并根据全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出采集线程，否则返回步骤s201：
78.数据分析线程的执行过程包括以下步骤：
79.s301：实时监控数据消息，若读取到数据消息，则执行步骤s302：
80.s302：根据数据消息对对应的数据进行数据分析，并生成结果消息；
81.s303：获取并根据采集完成消息，判断采集是否完成，若是，则执行步骤s304，否则返回步骤s301；
82.s304：生成分析完成消息，然后获取并根据全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出数据分析线程，否则返回步骤s301：
83.数据处理线程的执行过程包括以下步骤：
84.s401：实时监控结果消息，若读取到结果消息，则执行步骤s402：
85.s402：将数据分析的结果数据保存，然后上传数据库，并进行界面显示；
86.s403：根据分析完成消息判断是否分析完成，若是，则执行步骤s404，否则返回步骤s401；
87.s404：生成测试报告，删除该结果消息对应的测试计划，然后获取并根据全部计划完成消息，判断总计划是否完成，若是，则退出数据处理线程，否则返回步骤s401。
88.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。