CN106324273A - 角速度检测装置及其角速度数据的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角速度检测装置及其角速度数据处理方法，本装置的速度传感器信号输出端连接模数转换器信号输入端，模数转换器信号输出端通过信号电缆连接RS485接口模块输入端， RS485接口模块输出端连接数据采集器。本方法将角速度数据从小到大排列，得到角速度数据序列，分别计算角速度数据序列的中位数、上四分位数和下四分位数，并据此算出角速度数据序列的内围和外围，剔除不在内围和外围的异常角速度数据，其余角速度数据取平均值作为检测得到的角速度数据。本装置采用多路并发全通道数据传输，克服了传统数据传输方式的缺陷，提高了检测效率及精度；本方法有效剔除异常数值，准确获取角速度数据，保证了生产设备的精确自动控制。

Description

角速度检测装置及其角速度数据的处理方法

技术领域

本发明涉及一种角速度检测装置及其角速度数据的处理方法。

背景技术

目前工业生产中广泛采用速度传感器实施旋转件的速度检测，速度传感器将速度或角速度物理量转换成电信号输出，从而用于实现生产设备的自动控制等目的。但是，目前电信号的传输大多采用单路单发的传输方式，其检测装置结构复杂，检测时间长，信号传输易受干扰，降低了检测精度，影响了生产设备的精确自动控制；此外，对于角速度数据的处理较为简单，尤其是异常数值的处理缺乏有效的剔除方法，影响角速度数据的准确获得。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种角速度检测装置及其角速度数据处理方法，本装置采用多路并发全通道数据传输，克服了传统数据传输方式的缺陷，避免信号传输干扰，提高了检测效率及精度；本方法对角速度数据进行统计处理，有效剔除异常数值，准确获取角速度数据，保证了生产设备的精确自动控制。

为解决上述技术问题，本发明角速度检测装置包括至少两个速度传感器、至少两个模数转换器、RS485接口模块、数据采集器和信号电缆，所述至少两个速度传感器的信号输出端分别连接所述至少两个模数转换器的信号输入端，所述至少两个模数转换器的信号输出端通过所述信号电缆连接所述RS485接口模块的输入端，所述RS485接口模块的输出端连接所述数据采集器。

进一步，所述速度传感器为旋转变压器。

进一步，所述信号电缆是带屏蔽层的信号排线。

进一步，所述速度传感器和模数转换器分别是四个。

进一步，所述数据采集器是中央数据处理模块。

一种由上述检测装置获取的角速度数据的处理方法包括如下步骤：

步骤一、数据采集器对接收的角速度数据进行排序，设定在单位时间T内共输入n个角速度数据，n≥4，将n个角速度数据从小到大排列，得到角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]；

步骤二、计算角速度数据序列的中位数Q₂，Q₂是位于角速度数据序列中间的一个数据点，如n为奇数，即n=2k+1，则取Q₂=W_k+1，如n为偶数，即n=2k，则取Q₂=(W_k+W_k+1)/2；

步骤三、计算角速度数据序列的下四分位数Q₁，下四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据小于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₁=W_j，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₁=(W_j+W_j+1)/2；

步骤四、计算角速度数据序列的上四分位数Q₃，上四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据大于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₃=W_n-j+1，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₃=(W_n-j+W_n-j+1)/2；

步骤五、计算角速度数据序列的内围[X₁,X₂]和外围[Y₁,Y₂]

X₁=Q₁-1.5(Q₂-Q₁)，X₂=Q₃+1.5(Q₂-Q₁)，

Y₁=Q₁-3(Q₂-Q₁)，Y₂=Q₃+3(Q₂-Q₁)；

步骤六，异常角速度数据剔除，将角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]中既不在内围[X₁,X₂]又不在外围[Y₁,Y₂]的数据作为异常值全部剔除；

步骤七、将剔除了异常值的各角速度数据取平均值作为检测得到的角速度数据。

由于本发明角速度检测装置及其角速度数据处理方法采用了上述技术方案，即本装置的至少两个速度传感器的信号输出端连接至少两个模数转换器的信号输入端，至少两个模数转换器的信号输出端通过信号电缆连接RS485接口模块的输入端， RS485接口模块的输出端连接数据采集器。本方法将角速度数据从小到大排列，得到角速度数据序列，分别计算角速度数据序列的中位数、上四分位数和下四分位数，并据此算出角速度数据序列的内围和外围，剔除不在内围和外围的异常角速度数据，其余角速度数据取平均值作为检测得到的角速度数据。本装置采用多路并发全通道数据传输，克服了传统数据传输方式的缺陷，避免信号传输干扰，提高了检测效率及精度；本方法对角速度数据进行统计处理，有效剔除异常数值，准确获取角速度数据，保证了生产设备的精确自动控制。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明角速度检测装置的原理框图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明角速度检测装置包括至少两个速度传感器、至少两个模数转换器、RS485接口模块、数据采集器和信号电缆，所述至少两个速度传感器的信号输出端分别连接所述至少两个模数转换器的信号输入端，所述至少两个模数转换器的信号输出端通过所述信号电缆连接所述RS485接口模块的输入端，所述RS485接口模块的输出端连接所述数据采集器。

优选的，所述速度传感器为旋转变压器。

优选的，所述信号电缆是带屏蔽层的信号排线，以屏蔽生产现场对信号传输的干扰，提高数据传输精度。

优选的，所述速度传感器和模数转换器分别是四个。

优选的，所述数据采集器是中央数据处理模块，如工控微电脑，用于对多路并发传输的数据进行后续处理，实现生产设备的自动控制。

本检测装置使用时，速度传感器设于待测速度的旋转件上，将旋转件的速度或角速度物理量电信号输入模数转换器，模数转换器将模拟信号转换成数字信号后以多路并发的形式输入RS485接口模块，从而可以实现多路并发全通道的信号传输，RS485模块接口将数字信号输入数据采集器实施进一步处理，从而避免信号传输干扰，缩短检测时间、降低工作强度。

一种由上述检测装置获取的角速度数据的处理方法包括如下步骤：

步骤一、数据采集器对接收的角速度数据进行排序，设定在单位时间T内共输入n个角速度数据，n≥4，将n个角速度数据从小到大排列，得到角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]；

步骤二、计算角速度数据序列的中位数Q₂，Q₂是位于角速度数据序列中间的一个数据点，如n为奇数，即n=2k+1，则取Q₂=W_k+1，如n为偶数，即n=2k，则取Q₂=(W_k+W_k+1)/2；

步骤三、计算角速度数据序列的上四分位数Q₁，上四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据小于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₁=W_j，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₁=(W_j+W_j+1)/2；

步骤四、计算角速度数据序列的下四分位数Q₃，下四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据大于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₃=W_n-j+1，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₃=(W_n-j+W_n-j+1)/2；

步骤五、计算角速度数据序列的内围[X₁,X₂]和外围[Y₁,Y₂]

X₁=Q₁-1.5(Q₂-Q₁)，X₂=Q₃+1.5(Q₂-Q₁)，

Y₁=Q₁-3(Q₂-Q₁)，Y₂=Q₃+3(Q₂-Q₁)；

步骤六，异常角速度数据剔除，将角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]中既不在内围[X₁,X₂]又不在外围[Y₁,Y₂]的数据作为异常值全部剔除；

步骤七、将剔除了异常值的各角速度数据取平均值作为检测得到的角速度数据。

本方法采用统计学原理对由角速度检测装置获取的角速度数据进行处理，分位数是反映统计数据的集中趋势的一种测度，通过四分位数基本能反映整个样本数据的分布情况，四分位数在统计中具有十分重要的作用和意义。本方法对获取的角速度数据进行四分位数计算，并据此得到角速度数据的有效内围和外围区间，剔除内围和外围区间外的角速度数据，其余角速度数据取平均值即可得到有效、准确的角速度数据。经本方法处理的角速度数据真实、有效，克服了传统角速度数据获取后处理繁琐、费时的缺陷，保证了生产设备的精确自动控制。

Claims (6)

1.一种角速度检测装置，包括至少两个速度传感器，其特征在于：还包括至少两个模数转换器、RS485接口模块、数据采集器和信号电缆，所述至少两个速度传感器的信号输出端分别连接所述至少两个模数转换器的信号输入端，所述至少两个模数转换器的信号输出端通过所述信号电缆连接所述RS485接口模块的输入端，所述RS485接口模块的输出端连接所述数据采集器。

2.根据权利要求1所述的角速度检测装置，其特征在于：所述速度传感器为旋转变压器。

3.根据权利要求1或2所述的角速度检测装置，其特征在于：所述信号电缆是带屏蔽层的信号排线。

4.根据权利要求1或2所述的角速度检测装置，其特征在于：所述速度传感器和模数转换器分别是四个。

5.根据权利要求1或2所述的角速度检测装置，其特征在于：所述数据采集器是中央数据处理模块。

6.一种权利要求1至5任一项检测装置获取的角速度数据的处理方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、数据采集器对接收的角速度数据进行排序，设定在单位时间T内共输入n个角速度数据，n≥4，将n个角速度数据从小到大排列，得到角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]；

步骤二、计算角速度数据序列的中位数Q₂，Q₂是位于角速度数据序列中间的一个数据点，如n为奇数，即n=2k+1，则取Q₂=W_k+1，如n为偶数，即n=2k，则取Q₂=(W_k+W_k+1)/2；

步骤三、计算角速度数据序列的下四分位数Q₁，下四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据小于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₁=W_j，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₁=(W_j+W_j+1)/2；

步骤四、计算角速度数据序列的上四分位数Q₃，上四分位数表示在角速度数据序列中有不超过1/4的数据大于这个数，如n能被4整除，即n=4j，则取Q₃=W_n-j+1，如n不能被4整除，即n=4j+i，其中i≤3，则取Q₃=(W_n-j+W_n-j+1)/2；

步骤五、计算角速度数据序列的内围[X₁,X₂]和外围[Y₁,Y₂]

X₁=Q₁-1.5(Q₂-Q₁)，X₂=Q₃+1.5(Q₂-Q₁)，

Y₁=Q₁-3(Q₂-Q₁)，Y₂=Q₃+3(Q₂-Q₁)；

步骤六，异常角速度数据剔除，将角速度数据序列[W₁、W₂……W_n]中既不在内围[X₁,X₂]又不在外围[Y₁,Y₂]的数据作为异常值全部剔除；

步骤七、将剔除了异常值的各角速度数据取平均值作为检测得到的角速度数据。