CN105486490A - 一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法及装置，旨在提供一种可靠性强的圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法及装置。自动检测方法如下：在斩波器组件正面和背面分别设置发光器件和感光器件，在斩波器组件上连接斩波器组件驱动控制电路，并在斩波器组件驱动控制电路上连接信号处理控制电路，将感光器件的输出分别与斩波器组件驱动控制电路和信号处理控制电路连接，将信号处理控制电路的输出至显示器；操作如下：一、斩波器组件进行温度适应测试；二、信号处理控制电路产生斩波器组件同步信号；三、获取待检测斩波器组件的实时转速相位反馈信号；四、使斩波器组件与同步信号同步；五、进行自动检测；六、显示检测结果。

Description

一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光学斩波器组件技术领域，尤其是涉及一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法及装置。

背景技术

在光学研究和测量等应用中，有时需要对光信号进行调制，将光信号调制成等时断续的光信号。在光学斩波应用中，对斩波器组件的稳定性要求往往很高，若其旋转不平稳，抖动大，低温下堵转等，都会使整个系统的性能下降，甚至不工作。

为保证圆盘式微型光斩波器组件的可靠性，在斩波器组件正式使用之前，需要对斩波器组件进行检测。传统做法是靠人工的方法对斩波器组件进行检测，每隔十多分钟要测试并记录一次斩波器组件的转速及相位数据，并要与同步信号进行比对。在做完斩波器组件常温下持续工作检测后，接着还要对斩波器组件进行高低温持续工作检验。由于持续检测消耗时间长，容易造成检测人员的疲劳，致使检测人员易漏掉斩波器组件出现故障瞬间的数据，影响对斩波器组件检测数据的准确性。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种检测准确性高，可靠性强的圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法；与此同时本发明还提供了一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法，在斩波器组件正面和背面分别设置发光器件和感光器件，在斩波器组件上连接斩波器组件驱动控制电路，并在斩波器组件驱动控制电路上连接信号处理控制电路，将感光器件的输出分别与斩波器组件驱动控制电路和信号处理控制电路连接，将信号处理控制电路的输出通过视频数模转换及放大电路连接一显示器；并按以下步骤进行：

步骤一、将待检测的斩波器组件进行温度适应测试；

步骤二、通过信号处理控制电路产生斩波器组件同步信号；

步骤三、通过感光器件获取待检测斩波器组件的实时转速相位反馈信号；

步骤四、比较斩波器组件的同步信号和转速相位反馈信号的上升沿，并不断调整斩波器组件的转速及相位，使斩波器组件与同步信号同步；

步骤五、信号处理控制电路通过FPGA编程后实现，实时监控斩波器组件的转速相位反馈信号及同步信号，并进行计算处理和判断，确认斩波器组件实时转速及相位满足指标的情况，实现对斩波器组件进行自动检测；自动检测的步骤如下：

（1）刚上电时，向斩波器组件驱动控制电路发送使能信号；

（2）延迟时间t1后，检测是否有斩波器组件反馈信号，如果有，说明斩波器组件已开始工作，并继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号；如果没有检测到斩波器组件反馈信号，说明斩波器组件出现堵转等不正常故障，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障显示字符；

（3）延迟时间t2；

（4）检测斩波器组件转速是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；如果转速不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障字符；

（5）检测斩波器组件相位是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；如果相位不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障字符；

（6）检查时间计数器，判断检测结束时间是否到；

（7）如果检测结束时间没到，则重复前面（４）～（６）的步骤；

（8）如果检测时间到，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；

步骤六、将检测数据及结果通过视频数模转换及放大电路，变成可以在显示器上显示的标准模拟视频信号，最后将检测结果显示在显示器上，完成对待测斩波器组件的自动检测。

优选的是，所述步骤一中的温度适应测试如下：

（1）先在常温下静置４小时；

（2）之后降温到－40℃，降温速率：≤3℃/min、相对湿度不大于15%，并在－40℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温；

（3）再将温度升到+50℃，温度变化速率应不超过3℃/min，绝对湿度不超过20g/m3，并在－50℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温。

优选的是，所述温度适应测试采用环境模拟装置进行。

一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测装置，包括发光器件、感光器件、斩波器组件驱动控制电路、信号处理控制电路、视频数模转换及放大电路以及显示器；所述发光器件和感光器件分别设置在斩波器组件的正面和背面，斩波器组件驱动控制电路与斩波器组件连接，信号处理控制电路与斩波器组件驱动控制电路连接，所述感光器件的输出分别与斩波器组件驱动控制电路和信号处理控制电路连接，所述信号处理控制电路的输出通过视频数模转换及放大电路与显示器连接。

优选的是，所述信号处理控制电路采用FPGA可编程器件。

优选的是，所述FPGA可编程器件的型号为EP3C55F484。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明应用高精度斩波器组件闭环控制的方法对斩波器组件进行精确控制，并用可编程器件FPGA编程实现了对斩波器组件的自动检测，最后将检测结果显示在显示器上。使用该方法，可以在无人直接参与的情况下，自动对斩波器组件进行检测，免除了检测人员在检测过程中的长时间守候，不但大大节约了检测人员的时间消耗，还提高了斩波器组件的检测精确度，降低了漏检率，比起传统的人工检测方法，具有明显的优越性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图１为本发明的总体原理框图。

图２为信号处理控制电路的内部原理框图。

图３为信号处理控制电路的内部程序流程图。

图中：1-发光器件；2-感光器件；3-斩波器组件驱动控制电路；4-信号处理控制电路；41-信号处理电路；42-字符产生电路；43-同步信号发生电路；44-控制电路；5-视频数模转换及放大电路；6-显示器；7-环境模拟装置；10-斩波器组件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

图1所示，一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法，在斩波器组件10正面和背面分别设置发光器件1和感光器件2，在斩波器组件10上连接斩波器组件驱动控制电路3，并在斩波器组件驱动控制电路3上连接信号处理控制电路4，将感光器件2的输出分别与斩波器组件驱动控制电路3和信号处理控制电路4连接，将信号处理控制电路4的输出通过视频数模转换及放大电路5连接一显示器6；并按以下步骤进行：

步骤一、将待检测的斩波器组件10放入环境模拟装置7进行温度适应测试，环境模拟装置7可采用目前市场上的大多数可编程环境试验设备，如：ATEC的环境试验设备CH600TCES，温度适应测试如下：

（1）先在常温下静置４小时；

（2）之后降温到－40℃，降温速率：≤3℃/min、相对湿度不大于15%，并在－40℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温；

（3）再将温度升到+50℃，温度变化速率应不超过3℃/min，绝对湿度不超过20g/m3，并在－50℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温。

步骤二、通过信号处理控制电路4产生斩波器组件10同步信号，信号处理控制电路4采用FPGA芯片（信号EP3C55F484）编程；

步骤三、通过感光器件2获取待检测斩波器组件10的实时转速相位反馈信号，具体是：当待检测斩波器组件10波片上的通光小孔运动到感光器件2附近时，发光器件1发出的光便通过该小孔在感光器件2上形成一个光脉冲；感光器件2将该光脉冲转换成电脉冲形成斩波器组件10位置反馈信号；

步骤四、比较斩波器组件10的同步信号和转速相位反馈信号的上升沿，并不断调整斩波器组件10的转速及相位，使斩波器组件10与同步信号同步；

由于直流电机具有良好的启动、制动和调速特性，在连续改变电枢电压情况下，可以实现无级平滑无静差调速。所以热释电热像仪中的斩波器组件10是用直流电机来驱动的。该类型的斩波器组件10转速与控制电压的关系为：

n＝【U－(IR+L×di/dt)】/Kφ

其中：n是斩波器组件10转速，U是供给斩波器组件10的控制电压，L是斩波器组件中绕组的电感，I是流过斩波器组件10的电流，R是斩波器组件10回路的电阻，φ是励磁磁通，K是感应电动势常数，di/dt是流过斩波器组件绕组的电流变化率。

依据上面转速与控制电压的关系，当斩波器组件10转速相位反馈信号和斩波器组件10同步信号两者的频率误差△f≠０时，斩波器组件驱动控制电路3不断调整斩波器组件10的控制电压，通过高精度斩波器组件10闭环控制技术，实现对斩波器组件10转速的精确控制。当△f＝０时，斩波器组件10与同步信号的频率误差为０，说明斩波器组件10被锁定，实现同步；

步骤五、信号处理控制电路4通过FPGA编程后实现，实时监控斩波器组件10的转速相位反馈信号及同步信号，并进行计算处理和判断，确认斩波器组件10实时转速及相位满足指标的情况，实现对斩波器组件10进行自动检测；具体检测的步骤如下：

（1）刚上电时，向斩波器组件驱动控制电路3发送使能信号；

（2）从斩波器组件驱动控制电路3开始驱动斩波器组件10工作算起，实时检测斩波器组件10的转速相位反馈信号的频率，延迟时间t1=2秒后，检测是否有斩波器组件10反馈信号，如果有，说明斩波器组件10已开始工作，并继续发斩波器组件驱动控制电路3使能信号；如果没有检测到斩波器组件10反馈信号，说明斩波器组件10出现堵转等不正常故障，停止发斩波器组件驱动控制电路3的使能信号，并生成斩波器组件10故障显示字符；

（3）延迟时间t2=30秒；

（4）检测斩波器组件10转速是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路3使能信号，并生成斩波器组件10测试结果字符；如果转速不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路3的使能信号，并生成斩波器组件10故障字符；

（5）检测斩波器组件10相位是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路3使能信号，并生成斩波器组件10测试结果字符；如果相位不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路3的使能信号，并生成斩波器组件10故障字符；

（6）检查时间计数器，判断检测结束时间是否到；

（7）如果检测结束时间没到，则重复前面（４）～（６）的步骤；

（8）如果检测时间到，停止发斩波器组件驱动控制电路3的使能信号，并生成斩波器组件10测试结果字符；

步骤六、将检测数据及结果通过视频数模转换及放大电路5，变成可以在显示器6上显示的标准模拟视频信号，最后将检测结果显示在显示器6上，完成对待测斩波器组件10的自动检测。

一种圆盘式微型光斩波器组件10的自动检测装置，包括发光器件1、感光器件2、斩波器组件驱动控制电路3、信号处理控制电路4、视频数模转换及放大电路5以及显示器6；所述发光器件1和感光器件2分别设置在斩波器组件10的正面和背面，斩波器组件驱动控制电路3与斩波器组件10连接，信号处理控制电路4与斩波器组件驱动控制电路3连接，所述感光器件2的输出分别与斩波器组件驱动控制电路3和信号处理控制电路4连接，所述信号处理控制电路4的输出通过视频数模转换及放大电路5与显示器6连接。

其中，所述信号处理控制电路4采用FPGA可编程器件，所述FPGA可编程器件的型号为EP3C55F484。

本发明具体的检测信号如下：

图1所示，信号处理控制电路4Ｆ端向斩波器组件驱动控制电路3发送使能信号，使该电路开始工作。该电路工作时，会不断通过输出端Ｂ向待检测斩波器组件10输出驱动信号，使斩波器组件10按要求转速及相位旋转。当待检测斩波器组件10波片上的通光小孔运动到感光器件2附近时，发光器件1发出的光便通过该小孔在感光器件2上形成一个光脉冲。感光器件2将该光脉冲转换成电脉冲形成斩波器组件10转速相位反馈信号，该反馈信号随后被同时送到斩波器组件驱动控制电路3的输入端Ｃ和信号处理控制电路4的输入端Ａ。信号处理控制电路4通过输出端Ｄ向斩波器组件驱动控制电路3输出的信号为斩波器组件10同步信号。斩波器组件驱动控制电路3将信号Ｃ和信号Ｄ进行比较，并通过锁相环结合PID的高精度斩波器组件10的闭环控制技术，实现对斩波器组件10转速相位的精确控制。图３是信号处理控制电路4的程序流程图。其功能由FPGA芯片（EP3C55F484）编程实现。该电路主要完成的功能有：实现斩波器组件10同步信号的产生，实时对斩波器组件10的速度及相位进行检测，并实时将该速度相位信号与同步信号进行比较，判断其是否为要求的25HZ，并判断斩波器组件10的转速相位反馈信号与同步信号之间存在的相位误差是否在要求的范围内，通过多次采集求平均的方法，排除偶然因素影响的可能，并与合格判据相比较，最后得出斩波器组件10是否合格的判断。并将判断结果及数据转换成字符形式，通过视频数模转换及放大电路5，将其转换成可在普通显示器6上显示的字符。视频数模转换及放大电路5由集成芯片ADV7127和AD8052共同完成。

图2所示，信号处理控制电路4包括控制电路44、同步信号发生电路43、信号处理电路41及字符产生电路42；信号处理电路产生斩波器组件10的同步信号Ｄ，并将其送入斩波器组件驱动控制电路3，作为斩波器组件10工作的参考信号；同时同步信号D的分流信号E送入信号处理电路41；感光器件2输出的信号分别送入斩波器组件驱动控制电路3的输入端Ｃ和信号处理控制电路4的输入端Ａ；作为斩波器组件10的转速相位反馈信号。信号处理控制电路4的输出信号Ｆ送入斩波器组件驱动控制电路3，作为斩波器组件驱动控制电路3的使能信号。斩波器组件驱动控制电路3的输出信号控制着斩波器组件10的转速及相位。当Ｆ信号为“０”时，斩波器组件驱动控制电路3不工作，它也就不向斩波器组件10发送驱动信号，使斩波器组件10停止旋转；当Ｆ信号为“１”时，斩波器组件驱动控制电路3开始工作，它开始向斩波器组件10发送驱动信号，使斩波器组件10恢复旋转。信号处理电路41输出的信号Ｈ为检测结果，该信号H由信号处理电路41输出的信号G经字符产生电路42加工而成，该信号H送入视频数模转换及放大电路5后，经过数模转换及放大处理，送入显示器6显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法，其特征在于：在斩波器组件正面和背面分别设置发光器件和感光器件，在斩波器组件上连接斩波器组件驱动控制电路，并在斩波器组件驱动控制电路上连接信号处理控制电路，将感光器件的输出分别与斩波器组件驱动控制电路和信号处理控制电路连接，将信号处理控制电路的输出通过视频数模转换及放大电路连接一显示器；并按以下步骤进行：

步骤一、将待检测的斩波器组件进行温度适应测试；

步骤二、通过信号处理控制电路产生斩波器组件同步信号；

步骤三、通过感光器件获取待检测斩波器组件的实时转速相位反馈信号；

步骤四、比较斩波器组件的同步信号和转速相位反馈信号的上升沿，并不断调整斩波器组件的转速及相位，使斩波器组件与同步信号同步；

步骤五、信号处理控制电路通过FPGA编程后实现，实时监控斩波器组件的转速相位反馈信号及同步信号，并进行计算处理和判断，确认斩波器组件实时转速及相位满足指标的情况，实现对斩波器组件进行自动检测；自动检测的步骤如下：

（1）刚上电时，向斩波器组件驱动控制电路发送使能信号；

（2）延迟时间t1后，检测是否有斩波器组件反馈信号，如果有，说明斩波器组件已开始工作，并继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号；如果没有检测到斩波器组件反馈信号，说明斩波器组件出现堵转等不正常故障，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障显示字符；

（3）延迟时间t2；

（4）检测斩波器组件转速是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；如果转速不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障字符；

（5）检测斩波器组件相位是否满足要求，若满足，继续发斩波器组件驱动控制电路使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；如果相位不满足要求，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件故障字符；

（6）检查时间计数器，判断检测结束时间是否到；

（7）如果检测结束时间没到，则重复前面（４）～（６）的步骤；

（8）如果检测时间到，停止发斩波器组件驱动控制电路的使能信号，并生成斩波器组件测试结果字符；

步骤六、将检测数据及结果通过视频数模转换及放大电路，变成可以在显示器上显示的标准模拟视频信号，最后将检测结果显示在显示器上，完成对待测斩波器组件的自动检测。

2.根据权利要求1所述圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法，其特征在于：所述步骤一中的温度适应测试如下：

（1）先在常温下静置４小时；

（2）之后降温到－40℃，降温速率：≤3℃/min、相对湿度不大于15%，并在－40℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温；

（3）再将温度升到+50℃，温度变化速率应不超过3℃/min，绝对湿度不超过20g/m3，并在－50℃的温度条件下静置4h；之后以温度变化不超过3℃/min的速率恢复至常温。

3.根据权利要求1或2所述圆盘式微型光斩波器组件的自动检测方法，其特征在于：所述温度适应测试采用环境模拟装置进行。

4.一种圆盘式微型光斩波器组件的自动检测装置，包括发光器件、感光器件、斩波器组件驱动控制电路、信号处理控制电路、视频数模转换及放大电路以及显示器；其特征在于：所述发光器件和感光器件分别设置在斩波器组件的正面和背面，斩波器组件驱动控制电路与斩波器组件连接，信号处理控制电路与斩波器组件驱动控制电路连接，所述感光器件的输出分别与斩波器组件驱动控制电路和信号处理控制电路连接，所述信号处理控制电路的输出通过视频数模转换及放大电路与显示器连接。

5.根据权利要求4所述圆盘式微型光斩波器组件的自动检测装置，其特征在于：所述信号处理控制电路采用FPGA可编程器件。

6.根据权利要求5所述圆盘式微型光斩波器组件的自动检测装置，其特征在于：所述FPGA可编程器件的型号为EP3C55F484。