CN103001635A - 旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法，所述旋转变压器模块包括虚拟仪器操作面、角度至数字转换器RDC和数字至角度转换器DRC；虚拟仪器操作面与RDC、DRC均相连；使用本发明克服了以往测试过程中数字到旋转变压器以及旋转变压器到数字转换过程中数字到旋转变压器输出信号精度无法得到验证的缺陷。

Description

旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法

技术领域

本发明涉及角度或位移量的模拟量与数字量相互转换的技术领域，尤其涉及旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法。

背景技术

现代控制系统的一些控制装置常常需要用到角度这个模拟量，角度测量在工业控制中应用十分广泛，但是由于旋转变压器校准源等高精度角度测量仪器比较复杂、使用不方便，且体积大、成本高、通用性差等问题妨碍了这类设备的测试校准工作，因此开发一种使用通用测试仪器、操作方便的转换精度测试方法对该领域的发展具有重要意义。

现有技术中，可以采用旋转变压器模块完成数字信号至旋转变压器输出模拟信号的转换以及旋转变压器输出模拟信号至数字信号的转换。旋转变压器模块主要包括虚拟仪器操作面、角度至数字转换器（RDC）、数字至角度转换器（DRC）；虚拟仪器操作面与RDC、DRC均相连，外部信号源与RDC、DRC均相连；虚拟仪器操作面包括数字到旋转变压器部分和旋转变压器到数字部分，如图1所示，数字到旋转变压器部分的操作界面包括角度输入框和角度输出按钮，旋转变压器到数字部分包括角度测量按钮和角度显示框；

数字信号至旋转变压器输出模拟信号的转换流程为：通过虚拟仪器操作面的角度输入框输入角度给DRC，DRC参考外部信号源的信号将输入角度代表的数字信号转换成模拟信号，通过DRC输出电路的输出端S1至S4输出；S1与S3为A组信号量输出，S2与S4为B组信号量输出，A组信号量输出正弦波，B组信号量输出余弦波，二者相位相差90度；

旋转变压器输出模拟信号转换成数字信号的转换流程为：通过RDC输入电路的输入端S1至S4接收外部模拟信号，并参考外部信号源的信号将模拟信号转换成数字信号进行输出，并显示在虚拟仪器操作面的角度显示框内。

但是现有技术中存在无法得到数字信号至旋转变压器输出模拟信号以及旋转变压器输出模拟信号转换成数字信号的转换精度的问题。

发明内容

本发明提供了一种数字到旋转变压器转换精度测试方法，利用虚拟仪器操作界面和旋转变压器模拟信号输出测量相结合的方法来验证数字到旋转变压器转换精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法，所述旋转变压器模块包括虚拟仪器操作面、角度至数字转换器RDC和数字至角度转换器DRC；虚拟仪器操作面与RDC、DRC均相连；

其特征在于，

步骤一：设置外部信号源的输出为用户要求的参考信号，将该参考信号连接到RDC和DRC；所述参考信号包括高压信号RH和低压信号RL；

步骤二：在虚拟仪器操作面的数字到旋转变压器部分的角度输入框内，输入待转换的角度值A，根据输入的角度值A进行以下测试：

将示波器的通道1的探针连接DRC的输出端S1，探头地连接DRC的输出端S3，将示波器的通道2的探针连接DRC的输出端S4，探头地连接到DRC的输出端S2将6.5位数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S1，另一个接DRC的输出端S3，然后将数字电压表设置工作在交流电压测量挡；然后点击角度输出按钮，使DRC输出角度值A的模拟量；读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₁₃；

将所述数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S4，另一个接DRC的输出端S2，读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₄₂，并读取示波器上通道1和通道2波形相位是同相或反相；

步骤三：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是同相，则按照下面公式计算实测输出角度值θ：

θ＝arctan(U₁₃/U₄₂)

步骤四：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是反相，则按照下面公式计算实测输出角度值θ：

θ＝180-arctan(U13/U42)

步骤五：计算得到实测输出角度值θ，根据实测输出角度值θ与输入角度值A的差值得到旋转变压器数字信号到模拟信号转换精度；

步骤六：将DRC的输出端S1至S4，与RDC输入端S1至S4对应连接；

在虚拟仪器操作面的旋转变压器到数字部分，点击角度测量按钮，RDC将DRC输出的模拟量转换为数字量，虚拟主界面上角度显示框内显示出角度测量值B，然后将所述实测输出角度值θ与角度测量值B比较计算差值得到测量误差，进而得到旋转变压器模拟信号到数字信号的转换精度。

本发明的有益效果：

1.本发明克服了以往测试过程中数字到旋转变压器以及旋转变压器到数字转换过程中数字到旋转变压器输出信号精度无法得到验证的缺陷；

2.通过6.5位数字多用表完成模拟输出的测试，可以验证数字到旋转变压器输出信号精度，同时也进一步验证了虚拟仪器模拟输出信号的精度，保证了虚拟仪器输入信号测试的有效性。

3.同时该测试方法操作方便、工作可靠、测量精度高、实用性强，对该类产品的计量工作也带来很大的便利，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为虚拟仪器操作界面框图；

图2为旋转变压器输入端示意图；

图3为旋转变压器测试连接框图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

步骤一：设置信号源的输出为用户要求的参考信号，将该参考信号连接到旋转变压器RDC和DRC；所述参考信号包括高压信号RH和低压信号RL；

步骤二：在虚拟仪器操作面的数字到旋转变压器部分的角度输入框内，输入待转换的角度值A，（A为0-360°范围内的任意角度值），根据输入的角度值A进行以下测试：

将示波器的通道1的探针连接DRC的输出端S1，探头地连接DRC的输出端S3，将示波器的通道2的探针连接DRC的输出端S4，探头地连接到DRC的输出端S2将6.5位数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S1，另一个接DRC的输出端S3，然后将数字电压表设置工作在交流电压测量挡；如图3所示，然后点击角度输出按钮，使DRC输出角度值A的模拟量；读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₁₃；

将所述数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S4，另一个接DRC的输出端S2，读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₄₂，并读取示波器上通道1和通道2波形相位是同相或反相；因为角度值A可以是0～360°,所以180～360°用反相表示。

步骤三：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是同相，则按照下面模拟输出公式计算实测输出角度值θ：

U₁₃＝KU_RH-RLsinθ

U₄₂＝KU_RH-RLcosθ

U₁₃、U₄₂分别为S1与S3输出端之间的输出电压、S4与S2输出端之间的输出电压，θ为实测输出角度值，K：旋转变压器的衰减比例系数（指U_RH-RL与U₁₃、U₄₂二者之间最大值的比值），U_RH-RL：高压信号RH和低压信号RL之间的电压差。进而得到：

θ＝arctan(U₁₃/U₄₂)

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系即上述模拟输出公式，可以通过各点之间电压值U₁₃，U₄₂反推算出数字至旋转变压器实测输出角度值θ。

步骤四：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是反相，则按照公式：

θ＝180-arctan(U13/U42)

步骤五：计算得到实测输出角度值θ，根据实测输出角度值θ与输入角度值A的差值得到数字到旋转变压器转换精度；

图2为旋转变压器RDC输入端包括4线输入端S1至S4，参考信号输入端RL和RH；对于旋转变压器DRC来说，S1至S4为4线输出端，RL和RH也为参考信号输入端；

步骤六：将旋转变压器DRC的输出端S1至S4，与旋转变压器RDC输入端S1至S4对应连接；

在虚拟仪器操作面的旋转变压器到数字部分，点击角度测量按钮，RDC将DRC输出的模拟量转换为数字量，虚拟主界面上角度显示框内显示出角度测量值B，然后将所述实测输出角度值θ与角度测量值B比较计算差值得到测量误差，进而得到旋转变压器模拟信号到数字信号的转换精度；

由于角度值θ已经是经过计算的精确输出角度值，因此该差值即为“旋转变压器至数字”转换通道的实际测量误差，可用于检查旋转变压器到数字部分的转换是否满足转换精度技术指标要求。

在虚拟仪器操作面的旋转变压器到数字部分还包括连续测量按钮，即通过同样的方式进行多次测量；

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种旋转变压器模块的数字信号与模拟信号转换精度测试方法，所述旋转变压器模块包括虚拟仪器操作面、角度至数字转换器RDC和数字至角度转换器DRC；虚拟仪器操作面与RDC、DRC均相连；

其特征在于，

步骤一：设置外部信号源的输出为用户要求的参考信号，将该参考信号连接到RDC和DRC；所述参考信号包括高压信号RH和低压信号RL；

步骤二：在虚拟仪器操作面的数字到旋转变压器部分的角度输入框内，输入待转换的角度值A，根据输入的角度值A进行以下测试：

将示波器的通道1的探针连接DRC的输出端S1，探头地连接DRC的输出端S3，将示波器的通道2的探针连接DRC的输出端S4，探头地连接到DRC的输出端S2将6.5位数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S1，另一个接DRC的输出端S3，然后将数字电压表设置工作在交流电压测量挡；然后点击角度输出按钮，使DRC输出角度值A的模拟量；读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₁₃；

将所述数字电压表的两个探针其中一个接DRC的输出端S4，另一个接DRC的输出端S2，读取所述数字电压表测量到的数值并记录为U₄₂，并读取示波器上通道1和通道2波形相位是同相或反相；

步骤三：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是同相，则按照下面公式计算实测输出角度值θ：

θ＝arctan(U₁₃/U₄₂)

步骤四：如果步骤二中示波器测量的通道1和通道2波形相位是反相，则按照下面公式计算实测输出角度值θ：

θ＝180-arctan(U13/U42)

步骤五：计算得到实测输出角度值θ，根据实测输出角度值θ与输入角度值A的差值得到旋转变压器数字信号到模拟信号转换精度；

步骤六：将DRC的输出端S1至S4，与RDC输入端S1至S4对应连接；

在虚拟仪器操作面的旋转变压器到数字部分，点击角度测量按钮，RDC将DRC输出的模拟量转换为数字量，虚拟主界面上角度显示框内显示出角度测量值B，然后将所述实测输出角度值θ与角度测量值B比较计算差值得到测量误差，进而得到旋转变压器模拟信号到数字信号的转换精度。

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