CN108204793A - 一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法，涉及非接触测量技术领域，包括至少一套安装在待测运动体的敏感体、位置传感器组合单元、依次电连接的第一级隔离变换电路和第二级隔离变换电路和位置数据处理单元。由于采用双级隔离方式处理反映待测运动体位置的信号，能够远距离传输信号，且抗电磁干扰能力强。本发明基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法由于四通道均采用了电涡流传感器，可靠性高，能够适应恶劣工作环境。

Description

一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及非接触测量技术领域，具体涉及一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法。

背景技术

目前测试运动体位置的装置种类较多，比如基于霍尔效应的位移传感器，可以测量附加在轴或者运动体上磁体的运动来得到被测体运动参数。但是，由于霍尔元件是一种磁敏元件，要求被测对象必须是磁性材料，因而，很容易受到强电磁干扰影响。除此之外，还有利用激光、光栅或光栅尺等基于光学原理的测试系统，它们特别适用于强电磁干扰的工作场合。不过，这些方法对工作环境温度要求较高，且容易受到冰雹、暴雨、大雾等恶劣天气等的不良影响。

因此，需要研究一种新型的运动体测试系统，它既要能够适应如日平均温差较大、冰雹、暴雨、大雾和空气飘浮物以及油污等恶劣环境，还要具有较强的抗电磁干扰的能力、较强的抗盐雾等能力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统及测试方法，。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，包括：

至少一套安装在待测运动体的敏感体；

位置传感器组合单元，包括至少三个相同型号的位置传感器，用于探测所述敏感体位置并输出反映运动体位置的电信号；

依次电连接的第一级隔离变换电路和第二级隔离变换电路，所述第一级隔离变换电路与所述位置传感器组合单元电连接，所述第一级隔离变换电路用于将所述位置传感器组合单元输出的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后传输至所述第二级隔离变换电路，所述第二级隔离变换电路用于接收所述第一级隔离变换电路传输的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后输出；

位置数据处理单元，所述位置数据处理单元与所述第二级隔离变换电路电连接，用于接收所述第二级隔离变换电路输出的反映运动体位置的电信号，并按设定算法计算待测运动体的位置和其他运动参数。

在上述方案的基础上，所述敏感体由金属材料制成。

在上述方案的基础上，所述至少三个相同型号的位置传感器按照相同的间距成直线形排列，安装在同一盒体中。

在上述方案的基础上，相邻所述位置传感器的中心间距大于等于所述位置传感器端面与敏感体端面间距的2倍。

在上述方案的基础上，反映运动体位置的电信号为反映运动体运动状态的高低电平的方波信号。

在上述方案的基础上，所述位置传感器为电涡流接近开关。

在上述方案的基础上，所述敏感体宽度大于等于所述位置传感器测试端面直径，所述敏感体深度大于等于所述位置传感器端面与敏感体端面间距，所述敏感体高度大于等于所述位置传感器测试端面直径。

本发明还提供一种基于如上所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的运动体位置检测方法，包括以下步骤：

S1、在待测运动体上安装敏感体，将安装有位置传感器的盒体固定在与敏感体距离为探测距离的位置处，依次连接设置第一级隔离变换电路、第二级隔离变换电路和位置数据处理单元；

S2、使待测运动体依次通过各位置传感器的探测范围，获取待测运动体经过各位置传感器输出高低电平方波信号作为反映运动体位置的电信号，记录各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n；

S3、位置数据处理单元实时获取反映待测运动体位置的电信号，实时判明待测运动体的运动方向；并计算得到待测运动体的运动参数。

在上述方案的基础上，所述步骤S3中，计算得到待测运动体的运动参数的方法具体包括：

S31、通过记录到的各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n，通过下述公式计算待测运动体的敏感体离开各位置传感器时的速度和加速度：

公式中，c为相邻两个位置传感器之间的中心间距。

S32、通过下述公式计算待测运动体离开第n个传感器的加速度：

S33、通过下述公式计算待测运动体的加速度表达式：

本发明还提供一种基于如上所述的双级隔离方式的运动体位置测试系统在电磁发射装置检测系统、直线电机检测系统、快速直线移动体检测系统或旋转电机检测系统中的用途。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统采用双级隔离方式处理反映待测运动体位置的信号，既可以实现远距离传输，还不容易受到电磁干扰，尤其适合于那些具有强电磁干扰的工作环境。

(2)本发明的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统采用电涡流接近开关，充当位置检测用传感器，可适应日平均温差特别大的恶劣天气环境使用。

(3)本发明的基于双级隔离方式的运动体位置测试方法实施简单，可靠性强，可适用于直线或旋转运动体的位置测试需求。

附图说明

图1为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统探测时待测运动体与敏感体之间的布置方式以及敏感体的结构示意图。

图3为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统中位置传感器组合单元排列的结构示意图。

图4为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的位置传感器组合单元输出的反映运动参数的方波波形示意图。

图5为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统中的第一级隔离变换电路的原理图。

图6为本发明实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统中的第二级隔离变换电路的原理图。

图7为本发明另一个实施例中基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的待测运动体与敏感体之间的布置方式以及敏感体的结构示意图。

图中：1-敏感体，2-位置传感器组合单元，3-第一级隔离变换电路，4-第二级隔离变换电路，5-位置数据处理单元，10-待测运动体，21-第一传感器，22-第二传感器，23-第三传感器，24-第四传感器。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，包括：

至少一套安装在待测运动体的敏感体1；

位置传感器组合单元2，包括至少三个相同型号的位置传感器，用于探测所述敏感体位置并输出反映运动体位置的电信号；

依次电连接的第一级隔离变换电路3和第二级隔离变换电路4，所述第一级隔离变换电路3与所述位置传感器组合单元2电连接，所述第一级隔离变换电路3用于将所述位置传感器组合单元2输出的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后传输至所述第二级隔离变换电路4，所述第二级隔离变换电路4用于接收所述第一级隔离变换电路3传输的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后输出；

位置数据处理单元5，所述位置数据处理单元5与所述第二级隔离变换电路4电连接，用于接收所述第二级隔离变换电路4输出的反映运动体位置的电信号，并按设定算法计算待测运动体的位置和其他运动参数。

如图2所示，将测量时敏感体1紧固安装在待测运动体10上，敏感体1的高度为h、宽度为a、深度为b。根据产品手册，在选择该参数时，必须考虑所选择的具体传感器型号以及现场安装传感器盒体的空间位置约束，即要求宽度a大于等于传感器测试端面直径d，要求深度b大于等于探测距离x，要求高度h大于等于传感器测试端面直径d。

如图3所示，位置传感器组合单元2包括四路呈“直线形”对称布置的第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24以及传感器盒体。在位置传感器组合单元2中，将第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24依次按照“直线形”顺次依序布置，相邻两个传感器之间的中心间距为c，根据产品手册，在选择该参数时，必须兼顾具体安装空间的位置约束条件，但是，为了降低传感器之间的相互影响，本专利要求两个传感器之间的中心间距c，大于等于探测间距的2倍，即2x。每一路传感器均有三个接线端子，即T₁～T₁₂共计12个接线端子。将这12个接线端子T₁～T₁₂，对应连接到第一级隔离变换电路3中，由第一级隔离变换电路3将四路传感器输出的反应待测运动体上敏感体1位置的电信号，进行光电隔离处理后，得到电信号。

如图4所述，本专利以待测运动体前进方向为例，即待测运动体的敏感体先后依次穿过第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24，输出高低电平的波形，分别对应为S2-1、S2-2、S2-3和S2-4，每一个传感器的输出波形的上升沿所对应的时间分别t₁、t₂、t₃和t4。由后文所述方法计算，根据获得的上升沿所对应的时间t1、t2、t3和t4以及相邻两个传感器之间的中心间距c，经由位置数据处理单元5，即可计算得到待测运动体的位置、速度和加速度等运动参数。

如图5所述，第一级隔离变换电路(3)由四路光电隔离处理电路组成，即光电隔离处理电路(3-1)、光电隔离处理电路(3-2)、光电隔离处理电路(3-3)和光电隔离处理电路(3-4)四个部分组成。

如图5所述，连接第一传感器的光电隔离处理电路与位置传感器组合单元2的3个接线端子T1～T3相接。接线端子T1接电阻RL1的一端，电阻RL1的该端同时接电容CS1的一端，电容CS1的该端同时接参考电压US1+，电容CS1的另一端接地线GND1，电阻RL1的另一端接电阻RX1的一端，接线端子T2接电阻RX1的该端，电阻RX1的该端同时接二极管DZ1的阴极，电阻RX1的另一端接二极管DX1的阴极，二极管DX1的阴极同时接芯片A1的第2脚，电容C1的并接在电阻RX1的两端，接线端子T3接二极管DZ1的阳极，二极管DZ1的阳极同时接二极管DX1的阳极，二极管DX1的阳极同时接芯片A1的第3脚，芯片A1的第3脚接地线GND1，芯片A1的第8脚接电容C5的一端，电容C5的该端同时接电源US2+，电容C5的另一端接地线GND2，芯片A1的第7脚和第6脚接电阻RL5的一端，电阻RL5的该端同时接芯片A5的第3脚，电阻RL5的另一端接电源US2+，芯片A1的第7脚和第6脚接电阻RL6的一端，电阻RL6的该端同时接芯片A5的第3脚，电阻RL6的另一端接电源US2+，芯片A1的第5脚接地线GND2，芯片A5的第1脚接电源US2+，芯片A5的第8脚接地线GND2，芯片A5的第2脚接接线端子T13，接线端子T14接地线GND2。

如图5所述，连接第二传感器的光电隔离处理电路与位置传感器组合单元2的3个接线端子T4～T6相接。接线端子T4接电阻RL2的一端，电阻RL2的该端同时接电容CS2的一端，电容CS2的该端同时接参考电压US1+，电容CS2的另一端接地线GND1，电阻RL2的另一端接电阻RX2的一端，接线端子T5接电阻RX2的该端，电阻RX2的该端同时接二极管DZ2的阴极，电阻RX2的另一端接二极管DX2的阴极，二极管DX2的阴极同时接芯片A2的第2脚，电容C2的并接在电阻RX2的两端，接线端子T6接二极管DZ2的阳极，二极管DZ2的阳极同时接二极管DX2的阳极，二极管DX2的阳极同时接芯片A2的第3脚，芯片A2的第3脚接地线GND1，芯片A2的第8脚接电容C6的一端，电容C6的该端同时接电源US2+，电容C6的另一端接地线GND2，芯片A2的第7脚和第6脚接电阻RL7的一端，电阻RL7的该端同时接芯片A6的第3脚，电阻RL7的另一端接电源US2+，芯片A2的第7脚和第6脚接电阻RL8的一端，电阻RL8的该端同时接芯片A6的第3脚，电阻RL8的另一端接电源US2+，芯片A2的第5脚接地线GND2，芯片A6的第1脚接电源US2+，芯片A6的第8脚接地线GND2，芯片A6的第2脚接接线端子T15，接线端子T16接地线GND2。

如图5所示，连接第三传感器的光电隔离处理电路与位置传感器组合单元2的3个接线端子T7～T9相接。接线端子T7接电阻RL3的一端，电阻RL3的该端同时接电容CS3的一端，电容CS3的该端同时接参考电压US1+，电容CS3的另一端接地线GND1，电阻RL3的另一端接电阻RX3的一端，接线端子T8接电阻RX3的该端，电阻RX3的该端同时接二极管DZ3的阴极，电阻RX3的另一端接二极管DX3的阴极，二极管DX3的阴极同时接芯片A3的第2脚，电容C3的并接在电阻RX3的两端，接线端子T9接二极管DZ3的阳极，二极管DZ3的阳极同时接二极管DX3的阳极，二极管DX3的阳极同时接芯片A3的第3脚，芯片A3的第3脚接地线GND1，芯片A3的第8脚接电容C7的一端，电容C7的该端同时接电源US2+，电容C7的另一端接地线GND2，芯片A3的第7脚和第6脚接电阻RL9的一端，电阻RL9的该端同时接芯片A7的第3脚，电阻RL9的另一端接电源US2+，芯片A3的第7脚和第6脚接电阻RL10的一端，电阻RL10的该端同时接芯片A7的第3脚，电阻RL10的另一端接电源US2+，芯片A3的第5脚接地线GND2，芯片A7的第1脚接电源US2+，芯片A7的第8脚接地线GND2，芯片A7的第2脚接接线端子T17，接线端子T18接地线GND2。

如图5所示，连接第四传感器的光电隔离处理电路与位置传感器组合单元2的3个接线端子T10～T12相接。接线端子T10接电阻RL4的一端，电阻RL4的该端同时接电容CS4的一端，电容CS4的该端同时接参考电压US1+，电容CS4的另一端接地线GND1，电阻RL4的另一端接电阻RX4的一端，接线端子T11接电阻RX4的该端，电阻RX4的该端同时接二极管DZ3的阴极，电阻RX4的另一端接二极管DX4的阴极，二极管DX4的阴极同时接芯片A4的第2脚，电容C4的并接在电阻RX4的两端，接线端子T12接二极管DZ4的阳极，二极管DZ4的阳极同时接二极管DX4的阳极，二极管DX4的阳极同时接芯片A4的第3脚，芯片A4的第3脚接地线GND1，芯片A4的第8脚接电容C7的一端，电容C8的该端同时接电源US2+，电容C8的另一端接地线GND2，芯片A4的第7脚和第6脚接电阻RL11的一端，电阻RL11的该端同时接芯片A8的第3脚，电阻RL11的另一端接电源US2+，芯片A4的第7脚和第6脚接电阻RL12的一端，电阻RL12的该端同时接芯片A8的第3脚，电阻RL12的另一端接电源US2+，芯片A4的第5脚接地线GND2，芯片A8的第1脚接电源US2+，芯片A8的第8脚接地线GND2，芯片A8的第2脚接接线端子T19，接线端子T20接地线GND2。

如图5所示，经由接线端子T13～T20，将第一级隔离变换电路3处理获得的信号传输给第二级隔离变换电路4。

如图6所示，第二级隔离变换电路4与第一级隔离变换电路3的8个接线端子T13～T20相接，接受来自第一级隔离变换电路3的信号。接线端子T13接芯片A9的3脚，接线端子T15接芯片A9的4脚，接线端子T17接芯片A9的5脚，接线端子T19接芯片A9的5脚，芯片A9的1脚接电容C9的一端，电容C9的该端同时接电源US3+，电容C9的另一端接A9芯片的2脚同时接地线GND2，芯片A9的第16脚与电容C10的一端相连，电容C10的该端同时与芯片A10的1脚和10脚相连，电容C10的另一端与芯片A9的15脚相连，同时该端与芯片A10的4脚相连并连接至地线GND3，芯片A9的14脚与接线端子T21相连，芯片A9的13脚与接线端子T22相连，芯片A9的12脚与接线端子T23相连，芯片A9的11脚与接线端子T24相连，芯片A9的9脚与地线GND3相连，芯片A10的2脚与6脚同时与电容C11相连，电容C11的该端连至电源US4+，电容C11的另一端连至地线GND3。

如图6所示，经由接线端子T21、T22、T23和T24，位置数据处理单元5接收来自第二级隔离变换电路4处理获得的待测运动体位置的电信号。在位置数据处理单元5中，接收端子T21与位置数据处理单元5的34脚P_A0相连，接收端子T22与位置数据处理单元5的35脚P_A1相连，接收端子T23与位置数据处理单元5的36脚P_A2相连，接收端子T24与37脚位置数据处理单元5的P_A3相连，数据处理单元5的第17脚VDD与电源US4+相连，数据处理单元5的第16脚VSS与地线GND3相连。

如图6所示，位置数据处理单元5能够实时获取反应待测运动体位置的电信号，随时判明待测运动体的运动方向，并根据前面的所述方法，经过简单计算，即可得到待测运动体的运动参数。

在测试系统正常工作时，某位置传感器一旦探测到安装在待测运动体的敏感体时，都会相应输出一个高电平(或者低电平，这取决于设计者的习惯，本申请说明书中设定当位置传感器探测到敏感体时输出高电平)的方波信号。

为便于描述，本发明具体实施方式中进行如下条件预设：

(1)传感器测试端面与敏感体之间的探测距离为x，它的最大值由位置传感器的具体型号决定；

(2)传感器之间的中心间距为c，传感器测试端面的直径为d；

(3)本实施例中设置四路位置传感器，并将四路位置传感器布置成直线形；

(4)假设敏感体的高度为h、宽度为a、深度为b；

(5)当传感器探测到敏感体时，输出高电平；

(6)当待测运动体的敏感体1先后依次穿过第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24的探测范围，输出高低电平的波形对应为S_2-1、S_2-2、S_2-3和S_2-4，定义此时待测运动体为前进方向；反之，当待测运动体的敏感体先后依次穿过第四传感器24、第三传感器23、传感器22和第一传感器21，输出高低电平的波形对应为S_2-4、S_2-3、S_2-2和S_2-1，定义此时待测运动体为后退方向。

所示实施例中的第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24，可以选择涡流接近开关，能够提供涡流接近开关的厂家有很多，如OMRON欧姆龙、KEYENCEN基恩士、SUNX神视、SICK施克、DEC和PANASONIC松下等品牌产品。

图2所示实施例中的敏感体1，可以是铝、钢、铜等不同金属材料，为了防止高速时敏感体1脱落，必须将其牢靠紧固地安装在待测运动体上。本发明实施例中，在设计敏感体1时，必须严格根据所选择的涡流接近开关型号以及现场安装传感器盒体的空间位置约束，仔细设计敏感体1的宽度a、深度b和高度h三个尺寸参数，本发明一个实施例中提出了一种较优的选择方法，即要求宽度a≥传感器测试端面直径d、要求深度b≥探测距离x，要求高度h≥传感器测试端面直径d。

图3所示实施例中的呈“直线形”方式排列的第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和第四传感器24，在设置时必须重点关注相邻传感器之间的中心间距c参数，以便降低它们之间的相互影响，本实施例给出c参数的一种较优的选择方法，即专利要求两个传感器之间的中心间距c≥探测间距x的2倍(即2x)。

图5所示实施例中的稳压二极管D_Z1～D_Z3，可以选择齐纳二极管。图5所示实施例中的二极管D_X1～D_X3，可以选择快恢复二极管。图5所示实施例中的芯片A₁～A₃，全部是光电耦合隔离器件(简称光耦器件)，可以选择HCPL-2300等高性能光耦器件。图5所示实施例中的芯片A₄～A₆，均为反相跟随器，可以选择六路CMOS反相跟随器CD4049。

图6所示实施例中的芯片A₉，是数字隔离芯片，可以选择的型号很多，如ADuM1411等。图6所示实施例中的芯片A₁₀，是稳压电源芯片，可以选择的型号很多，如ADP3330等。

图6所示实施例中的位置数据处理单元5，用于获取反应待测运动体位置的电信号和判断运动方向，经过计算得到待测运动体的运动参数。因此，它可以采用专门的数据采集电路，如可采用DSP、ARM充当CPU。本实施例选择STM32F417作为CPU芯片。

如图7所述，表示本发明测试系统的待测运动体与敏感体之间的另外一种布置方式以及敏感体的结构示意图。它可以根据需要，在待测运动体上面以间距为f参数、均匀布置n个相同尺寸敏感体1，为了确保传感器可靠感应到每一个敏感体1，本发明要求相邻敏感体1之间的中心间距f参数，必须大于等于涡流接近开关的探测距离x，即f≥x。

本发明还提供一种使用如上所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的运动体位置检测方法，包括以下步骤：

S1、在待测运动体上安装敏感体，将安装有位置传感器的盒体固定在与敏感体距离为探测距离的位置处，依次连接设置第一级隔离变换电路、第二级隔离变换电路和位置数据处理单元；

S2、使待测运动体依次通过各位置传感器的探测范围，获取待测运动体经过各位置传感器输出高低电平方波信号作为反映运动体位置的电信号，记录各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n；

S3、位置数据处理单元实时获取反映待测运动体位置的电信号，实时判明待测运动体的运动方向；并计算得到待测运动体的运动参数，计算得到待测运动体的运动参数的方法具体包括：

S31、通过记录到的各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n，通过下述公式计算待测运动体的敏感体离开各位置传感器时的速度和加速度：

公式中，c为相邻两个位置传感器之间的中心间距。

S32、通过下述公式计算待测运动体离开第n个传感器的加速度：

S33、通过下述公式计算待测运动体的加速度表达式：

下面结合本发明实施例的具体情况(设置四组位置传感器)进行计算说明：

以待测运动体前进方向为例，即待测运动体的敏感体先后依次穿过第一传感器21、第二传感器22、第三传感器23和传感器24，输出高低电平的波形对应为S₂₁、S₂₂、S₂₃和S₂₄，假设各传感器的输出波形的上升沿所对应的时间分别位t₂₁、t₂₂、t₂₃和t₂₄，假设每一个传感器的输出波形的下降沿所对应的时间分别t′₂₁、t′₂₂、t′₂₃和t′₂₄，根据物理知识，可以得到待测运动体的敏感体离开第二传感器22时的速度V₂₂的表达式为：

同理，可以得到待测运动体的敏感体离开第三传感器23时的速度V₂₃的表达式为：

当然，可以计算得到待测运动体的敏感体离开第三传感器23时的加速度A₂₃的表达式为：

联立表达式(1)～(3)，可以得到待测运动体的加速度A₂₃的表达式为：

同理，还可以得到待测运动体的敏感体离开第四传感器24时的速度V₂₄的表达式为：

同理，可以计算得到待测运动体的敏感体离开传感器24时的加速度A₂₄的表达式为：

联立表达式(2)、(5)和(6)，可以得到待测运动体的加速度A₂₄的表达式为：

根据前面的论述得知，表达式中的参数c是已知的，可以由位置数据处理单元获得四路高低电平的上升沿的时间差，即可获得待测运动体的位置、速度和加速度等运动参数。同理，也可以利用下降沿得到待测运动体的位置、速度和加速度等运动参数。

前面分析过程是基于测试系统正常工作时得出的运动参数。如果某通道位置传感器出现故障时，本测试系统仍然可以得到待测运动体的运动参数。具体的，假设第二传感器22出现故障，利用方波上升沿时间记录，可以得到待测运动体的敏感体离开第三传感器23时的速度V′₂₃的表达式为：

利用下降沿，可以得到待测运动体的敏感体离开第三传感器23时的速度V″₂₃的表达式为：

联立表达式(8)和(9)，可以得到待测运动体的加速度A′₂₃的表达式为：

由此可见，如果出现某通道传感器故障时，本测试系统还是可以得到待测运动体的运动参数的。

待测运动体后退时的分析方法与此相类似，不再赘述。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于，包括：

至少一套安装在待测运动体的敏感体；

位置传感器组合单元，包括至少三个相同型号的位置传感器，用于探测所述敏感体位置并输出反映运动体位置的电信号；

依次电连接的第一级隔离变换电路和第二级隔离变换电路，所述第一级隔离变换电路与所述位置传感器组合单元电连接，所述第一级隔离变换电路用于将所述位置传感器组合单元输出的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后传输至所述第二级隔离变换电路，所述第二级隔离变换电路用于接收所述第一级隔离变换电路传输的反映运动体位置的电信号进行光电隔离和电平转换后输出；

位置数据处理单元，所述位置数据处理单元与所述第二级隔离变换电路电连接，用于接收所述第二级隔离变换电路输出的反映运动体位置的电信号，并按设定算法计算待测运动体的位置和其他运动参数。

2.如权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：所述敏感体由金属材料制成。

3.如权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：所述至少三个相同型号的位置传感器按照相同的间距成直线形排列，安装在同一盒体中。

4.如权利要求3所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：相邻所述位置传感器的中心间距大于等于所述位置传感器端面与敏感体端面间距的2倍。

5.如权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：反映运动体位置的电信号为反映运动体运动状态的高低电平的方波信号。

6.如权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：所述位置传感器为电涡流接近开关。

7.如权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统，其特征在于：所述敏感体宽度大于等于所述位置传感器测试端面直径，所述敏感体深度大于等于所述位置传感器端面与敏感体端面间距，所述敏感体高度大于等于所述位置传感器测试端面直径。

8.一种使用权利要求1所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统的运动体位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在待测运动体上安装敏感体，将安装有位置传感器的盒体固定在与敏感体距离为探测距离的位置处，依次连接设置第一级隔离变换电路、第二级隔离变换电路和位置数据处理单元；

S2、使待测运动体依次通过各位置传感器的探测范围，获取待测运动体经过各位置传感器输出高低电平方波信号作为反映运动体位置的电信号，记录各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n；

S3、位置数据处理单元实时获取反映待测运动体位置的电信号，实时判明待测运动体的运动方向；并计算得到待测运动体的运动参数。

9.如权利要求8所述的运动体位置检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，计算得到待测运动体的运动参数的方法具体包括：

S31、通过记录到的各波形的上升沿的对应时间t₁-t_n和下降沿的对应时间t₁′-t′_n，通过下述公式计算待测运动体的敏感体离开第n个位置传感器时的速度V_n：

公式中，c为相邻两个位置传感器之间的中心间距。

S32、通过下述公式计算待测运动体离开第n个位置传感器的加速度A_n：

S33、通过下述公式计算待测运动体的加速度表达式：

10.权利要求1-7任意一项所述的基于双级隔离方式的运动体位置测试系统在电磁发射装置检测系统、直线电机检测系统、快速直线移动体检测系统或旋转电机检测系统中的用途。