CN108469220A - 方向受信仪检测系统精度提高的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向受信仪检测系统精度提高的方法，包括以下步骤：步骤一：选择检测通道，修改设置参数；步骤二：步进电机驱动标准旋变和待测方向受信仪旋转，上位机采集标准旋变和待测方向受信仪位置信息数据，通过旋变位置误差算法对绝对误差、累积误差、均方差解算，并把解算的误差和设定的允许误差进行比较；步骤三：检测结束后显示检测结果；若检测合格，保存检测结果。本发明的方法提高了方向受信仪检测系统的检测精度。

Description

方向受信仪检测系统精度提高的方法

技术领域

本发明涉及角度检测系统技术领域，具体地说，是一种方向受信仪检测系统精度提高的方法。

背景技术

在方向受信仪检测领域，现有技术存在检测精度达不到理想状态的问题，现有技术针对绝对误差进行解算，仅仅依据绝对误差判断待测方向受信仪是否合格，严重影响判断的准确性。同时，现有技术只能检测待测方向受信仪完整的一整圈，不能对待测方向受信仪任意角度进行检测，严重影响检测效率；在检测过程中，步进电机启动和停止时旋转速度不均匀，现有技术在电机旋转就采集数据，严重影响检测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向受信仪检测系统检测精度提高的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种方向受信仪检测系统精度提高的方法，包括以下步骤：

步骤一：选择检测通道，修改设置参数；

步骤二：步进电机驱动标准旋变和待测方向受信仪旋转，上位机采集标准旋变和待测方向受信仪位置信息数据，通过旋变位置误差算法对绝对误差、累积误差、均方差解算，并把解算的误差和设定的允许误差进行比较；

步骤三：检测结束后显示检测结果；若检测合格，保存检测结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明的误差评估采用了一种逐点比较，且可对被测方向受信仪的任意角度进行性能评估；(2)本发明分别对单双通道的旋转变压器进行检测评估,可对正反旋转方向进行检测,旋转变压器安装完成后，可选择检测的方向和检测的角度。(3)检测开始时，步进电机缓慢加速到检测设定的速度；然后保持检测设定速度，对被测方向受信仪检测；等检测结束，步进电机缓慢减速直至停止。整个过程中，标准旋转变压器和被测方向受信仪运行平稳，系统检测精度高。(4)本发明通过绝对误差、累积误差、均方差这三种误差检测方式，综合判断被测方向受信仪是否合格。

附图说明

图1为本发明方向受信仪检测系统总体示意图。

图2为本发明方向受信仪检测主流程图。

图3为方向受信仪检测系统参数修改流程图。

图4为检测被测受信仪是否合格流程图。

图5为查询、保存流程图。

图6为本发明方向受信仪检测系统上位机界面。

图7为本发明方向受信仪检测系统检测结果。

图8为本发明方向受信仪检测系统检测报告保存界面。

具体实施方式

本发明的方法基于一种方向受信仪检测系统，该系统包括方向受信仪检测装置、标准旋转变压器、齿轮传动箱、步进电机、PCI-1710U型数据采集卡以及上位机,其中所述上位机被设置用于控制方向受信仪检测评估的执行,包括控制步进电机做S曲线加减速；控制步进电机驱动齿轮箱动作，带动标准旋变和被测方向受信仪旋转。读取标准旋变和被测方向受信仪检测的位置信息，并通过A/D转换器，把读取的位置信息转换成数字信息，由数据采集卡发送到上位机。上位机对检测数据进行处理，并对标准旋变和被测方向受信仪检测数据进行比较、误差分析。

所述上位机通过PCI-1710型数据采集卡对步进电机发出运转指令。所述步进电机根据运转指令旋转,该步进电机的输出轴与齿轮箱的输入轴刚性连接并驱动齿轮箱的输入轴旋转。所述齿轮箱的输出轴的一端与标准旋转变压器连接,另一端与待测方向受信仪的旋转轴通过联轴器刚性连接,并且该齿轮箱的输出轴被驱动旋转时同时使标准旋转变压器和待测方向受信仪运转；

所述标准旋转变压器位置信息和所述待测受信仪的位置信息经由所述受信仪检测装置处理后通过PCI-1710U型数据采集卡的I/O口传输到上位机,所述上位机将上述获取的两个位置信息进行比较,进行误差分析和评估。

进一步的实施例中,所述上位机还设置有显示模块和存储模块,用于实时显示误差分析结果与数据存储。

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

结合图1—图5所示,根据本发明的实施例,一种方向受信仪检测系统，包括方向受信仪检测装置、标准旋转变压器、齿轮箱、步进电机、PCI-1710U型数据采集卡以及上位机。所述上位机被用于控制方向受信仪检测系统,包括控制步进电机正反方向旋转,从而带动齿轮箱动作；采集待测方向受信仪以及标准旋转变压器的检测数据，进行数据比较和误差分析；

所述上位机通过PCI-1710U型数据采集卡发出脉冲，驱使步进电机旋转。上位机通过发送不同频率脉冲控制步进电机进行加减速旋转。所述方向受信仪检测系统开始时，步进电机缓慢加速，平稳到达设定的检测速度后，步进电机驱动待测方向受信仪和标准旋转变压器保持匀速旋转；方向受信仪检测系统开始采集数据并对被测方向受信仪进行检测。检测结束，步进电机缓慢减速直至停止。

所述步进电机,根据运转指令旋转,该步进电机的输出轴与齿轮箱的输入轴刚性连接并驱动齿轮箱的输入轴旋转。

所述齿轮箱的输出轴的一端与标准旋转变压器连接,另一端与待测受信仪的旋转轴通过联轴器刚性连接，该齿轮箱的输出轴被驱动旋转时，同时使标准旋转变压器和待检测的受信仪运转。

所述标准旋转变压器位置信息和所述待测受信仪的位置信息经由所述受信仪检测装置处理后通过PCI-1710U型数据采集卡的I/O口传输到上位机,所述上位机将上述获取的两个位置信息进行比较,进行误差分析和评估。

所述上位机包括显示模块和数据存储模块，用于实现对误差分析以及结果的显示、存储。

结合图1、图2、图4和图5所示,在进行检测和评估时,上位机通过研华PCI-1710U型数据采集卡的I/O数据接口对步进电机驱动器发出运转指令,步进电机驱动器接受到上位机的指令后驱动步进电机开始旋转。步进电机的机械轴与方向受信仪检测专用齿轮箱的输入轴通过联轴器刚性连接,同时方向受信仪检测专用齿轮箱的输出轴一端与标准旋转变压器的旋转轴通过联轴器刚性连接,另外一端与待检测的旋转变压器的旋转轴通过联轴器刚性连接。

上位机通过发送不同频率脉冲控制步进电机进行加减速旋转。所述方向受信仪检测系统开始时，步进电机缓慢加速，平稳到达设定的检测速度后，步进电机驱动待测方向受信仪和标准旋转变压器保持匀速旋转；方向受信仪检测系统开始采集数据并对被测方向受信仪进行检测。检测结束，步进电机缓慢减速直至停止。整个过程中，标准旋转变压器和被测方向受信仪运行平稳，系统检测精度高。

标准旋转变压器位置信息和待测受信仪的位置信息经由所述受信仪检测装置处理后通过PCI-1710U型数据采集卡的I/O口传输到上位机,所述上位机将上述获取的两个位置信息进行比较,进行误差分析和评估。上位机具有数据实时显示、保存、查找、打印报告等功能。

具体地，所述方向受信仪检测系统,其特征在于,在所述上位机控制界面上输入需要检测的角度,在测试过程中，若输入角度为正值，则正向均匀采取若干个测试点；若输入角度为负值，则反向均匀采取若干个测试点；然后将待测方向受信仪和标准旋变检测的角度在上位机中解算出来，并获得到位置信息,求其绝对误差、累积误差以及均方差；再和给定的允许误差值比较，判断被测方向受信仪是否合格。

对于待测方向受信仪的位置解算方式如下：

若方向受信仪为双通道变压器，方向受信仪检测装置采集待测方向受信仪的位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到16位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇，a₈，a₉，a₁₀，a₁₁，a₁₂，a₁₃，a₁₄，a₁₅

对于上述的a_i取值，只有两种取值非0即1的数字量；

对应的双通道位置θ_a解算公式为：

其中：θ_a的单位为俄制的密位制(mil)，俄制的mil与通常的角度制的转换关系是360°＝6000mil，a_i为双通道方向受信仪经过RDC模块解算出来的数字量，上式中的3000mil就相当于角度制中的180°。

对于单通道方向受信仪的解算与双通道的类似，只不过解算精度没有双通道的16位那么高，只有12位而已；

若方向受信仪为单通道变压器，方向受信仪检测装置采集待测方向受信仪的位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到12位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，b₇，b₈，b₉，b₁₀，b₁₁

其中b_i取值，也只有0或者1两种状态

对应单通道方向受信仪的位置θ_b解算公式为：

其中：θ_b的单位为俄制的密位制(mil)，b_i为单通道方向受信仪经过RDC模块结算出来的数字量。

对于标准旋转变压器位置信息的解算，如下：

标准旋转变压器为双通道变压器，方向受信仪检测装置采集标准旋转变压器位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到16位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

c₀，c₁，c₂，c₃，c₄，c₅，c₆，c₇，c₈，c₉，c₁₀，c₁₁，c₁₂，c₁₃，c₁₄，c₁₅

对于上述的c_i取值，只有两种取值非0即1的数字量；

对应的位置θ_c解算公式为：

其中：θ_c的单位为俄制的密位(mil)，俄制的mil与通常的角度制的转换关系是360°＝6000mil，a_i为双通道旋转变压器经过RDC模块结算出来的数字量，上式中的3000mil就相当于角度制中的180°。

(1)绝对误差计算：

在上位机中，将标准旋转变压器每段角度的数字信号与被测受信仪每段角度的数字信号作差，并取绝对值。将所有点的绝对误差与给定的允许绝对误差值比较，判断被测受信仪是否合格。

具体判断规则如下：

当待测方向受信仪为双通道变压器的时候，判断规则如下：

r_ai＝θ_ai-θ_a(i-1)

r_ci＝θ_ci-θ_c(i-1)

其中i(i>0)为采取数值的点，r_ci为标准旋转变压器第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值，r_ai为被测受信仪第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值。θ_ci、θ_c(i-1)表示标准旋转变压器第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值，θ_ai、θ_a(i-1)被测方向受信仪第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值。

当max(|r_ai-r_ci|)＜Δθ_a时，待测方向受信仪合格。

其中Δθ_a表示最大允许绝对误差。

当max(|r_ai-r_ci|)＞Δθ_a时，待测方向受信仪不合格；同理，被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

r_bi＝θ_bi-θ_b(i-1)

r_ci＝θ_ci-θ_c(i-1)

其中i(i>0)为采取数值的点，r_ci为标准旋转变压器第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值，r_bi为被测受信仪第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值。θ_ci、θ_c(i-1)表示标准旋转变压器第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值，θ_bi、θ_b(i-1)被测受信仪第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值。

当max(|r_bi-r_ci|)＜Δθ_b时，待测方向受信仪合格。

其中Δθ_b表示最大允许绝对误差。

当max(|r_bi-r_ci|)＞Δθ_b时，待测方向受信仪不合格。同时，能够显示各个位置的绝对误差值。便于对被测受信仪进行分析。

(2)累积误差计算：

将标准旋转变压器测得的角度数字信号与被测受信仪测得的角度数字信号作差，并取绝对值。将所有计算得到的累积误差与给定的允许累积误差值比较，判断被测方向受信仪是否合格。

具体判断规则如下：

当max(|θ_ai-θ_ci|)＜Δθ_a时，待测方向受信仪合格。

其中i为采取数值的点，Δθ_a为本批产品的最大允许累积误差值，θ_ai，θ_ci分别为同一时刻被测方向受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值。

当max(|θ_ai-θ_ci|)＞Δθ_a时，待测方向受信仪不合格；同理，被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

当max(|θ_bi-θ_ci|)＜Δθ_b时，待测方向受信仪合格。

其中i的取值为采取点的个数，Δθ_b为本批产品的最大允许累积误差值，θ_bi，θ_ci分别为同一时刻被测受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值。

当max(|θ_bi-θ_ci|)＞Δθ_b时，待测方向受信仪不合格。同时，能够显示各个位置的累积误差值。便于对被测受信仪进行分析。

(3)均方差计算

将所有计算得到的均方差与给定的允许均方差值比较，判断被测方向受信仪是否合格。

具体判断规则如下：

r_ai＝θ_ai-θ_ci

其中i表示第i个采值点，θ_ai，θ_ci分别为同一时刻被测受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值。r_ai为同一时刻被测受信仪所测角度和标准旋转变压器所测角度的差值。N表示采取点总个数。ave表示平均误差，std表示均方差。

当max(std)＜Δstd_a时，待测方向受信仪合格。

其中Δstd_a为最大允许均方差。

当max(std)＞Δstd_a时，待测方向受信仪不合格；同理，被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

当max(std)＜Δstd_b时，待测方向受信仪合格。

其中Δstd_b为最大允许均方差。

当max(std)＞Δstd_b时，待测方向受信仪不合格。

根据本发明的一些实施方式，作为标准位置检测装置的旋转变压器，全量程检测精度，且长期稳定性高，可以满足对待测方向受信仪任意位置进行检测。

同时，上位机界面如图6、7所示，上位机界面是基于QT平台开发的，可对单,双通道旋转变压器分别检测，判断方向受信仪是否合格，同时上位机界面还可以设置数据显示、保存、查找、打印报告等功能，结合图5所示，给出了查询、打印的流程说明。

上位机还可以设置显示模块和存储模块,用于实现对误差分析结果的显示与存储。

如图7、8所示，上位机界面实时显示方向受信仪检测情况，标准旋转变压器的位置信息及被测方向受信仪的绝对误差、累积误差、均分差。每个方向受信仪都有自己的产品编号，检测前，输入要检测的方向受信仪的产品编号，检测完一个方向受信仪后数据可以保存，并自动生成数据报告。系统可对方向受信仪任意角度进行检测，检测前输入要检测的角度以及检测方向。系统支持同一个方向受信仪进行多次检测验证，同时上位机程序还具有查询功能，点击查询按钮，在弹出的查询窗口的产品编号编辑框中输入要查询的方向受信仪的产品编号，就可以查询到以前保存的对应的检测报告。

Claims (6)

1.一种方向受信仪检测系统精度提高的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：选择检测通道，修改设置参数；

步骤二：步进电机驱动标准旋变和待测方向受信仪旋转，上位机采集标准旋变和待测方向受信仪位置信息数据，通过旋变位置误差算法对绝对误差、累积误差、均方差解算，并把解算的误差和设定的允许误差进行比较；

步骤三：检测结束后显示检测结果；若检测合格，保存检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中，选取检测通道，选择单通道检测或者双通道检测；修改参数，包括检测人员、产品编号、减速比、允许绝对误差、允许累积误差、允许均方差、检测速度、检测误差类型、检测角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中，控制步进电机作S曲线加减速，检测开始时，步进电机缓慢加速到检测设定的速度；然后保持检测设定速度，检测方向受信仪；检测结束后，步进电机缓慢减速直至停止。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤二中，输入需要检测的角度，在测试过程中，若输入角度为正值，则正向采集被测角度内的待测方向受信仪和标准旋转变压器所转动的角度数据；若输入角度为负值，则反向采集被测角度内的待测方向受信仪和标准旋转变压器所转动的角度数据；方向受信仪检测系统控制步进电机正反方向旋转，从而带动齿轮箱动作；采集待测方向受信仪以及标准旋转变压器所转动的角度数据，进行数据比较和误差分析；上位机对步进电机发出运转指令，步进电机根据运转指令旋转，并通过齿轮箱带动标准旋转变压器和待测方向受信仪运转；上位机将标准旋变和待测方向受信仪检测的角度数据进行解算，求其绝对误差、累积误差以及均方差；再和给定的允许误差值进行比较，判断被测方向受信仪是否合格。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：待测方向受信仪和标准旋转变压器的位置信息的解算包括：

对于待测方向受信仪的位置解算方式如下：

若方向受信仪为双通道变压器，方向受信仪检测装置采集待测方向受信仪的位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到16位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇，a₈，a₉，a₁₀，a₁₁，a₁₂，a₁₃，a₁₄，a₁₅

对于上述的a_i取值，取值0或1的数字量；

对应的双通道位置θ_a解算公式为：

其中：θ_a的单位为俄制的密位制(mil)，a_i为双通道方向受信仪经过RDC模块解算出来的数字量；

若方向受信仪为单通道变压器，方向受信仪检测装置采集待测方向受信仪的位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到12位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，b₇，b₈，b₉，b₁₀，b₁₁

其中b_i取值，取值0或1的数字量；

对应单通道方向受信仪的位置θ_b解算公式为：

其中：θ_b的单位为俄制的密位制(mil)，b_i为单通道方向受信仪经过RDC模块结算出来的数字量；

对于标准旋转变压器位置信息的解算，如下：

标准旋转变压器为双通道变压器，方向受信仪检测装置采集标准旋转变压器位置信息，经过RDC模块转换成数字信号，解算得到16位数字量直接通过数据采集卡的并行传输接口，传输到工控机中，分别为:

c₀，c₁，c₂，c₃，c₄，c₅，c₆，c₇，c₈，c₉，c₁₀，c₁₁，c₁₂，c₁₃，c₁₄，c₁₅

对于上述的c_i取值，取值0或1的数字量；

对应的位置θ_c解算公式为：

其中：θ_c的单位为俄制的密位(mil)，a_i为双通道旋转变压器经过RDC模块结算出来的数字量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤二中，求其绝对误差、累积误差以及均方差；再和给定的允许误差值进行比较，判断被测方向受信仪是否合格的具体方法为：

(1)绝对误差计算：

在上位机中，将标准旋转变压器每段角度的数字信号与被测受信仪每段角度的数字信号作差，并取绝对值；将所有点的绝对误差与给定的允许绝对误差值比较，判断被测受信仪是否合格；

具体判断规则如下：

当待测方向受信仪为双通道变压器的时候，判断规则如下：

r_ai＝θ_ai-θ_a(i-1)

r_ci＝θ_ci-θ_c(i-1)

其中，i(i>0)为采取数值的点，r_ci为标准旋转变压器第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值，r_ai为被测受信仪第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值；θ_ci、θ_c(i-1)表示标准旋转变压器第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值，θ_ai、θ_a(i-1)被测方向受信仪第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值；

当max(|r_ai-r_ci|)＜Δθ_a时，待测方向受信仪合格；

其中Δθ_a表示最大允许绝对误差；

当max(|r_ai-r_ci|)＞Δθ_a时，待测方向受信仪不合格；

被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

r_bi＝θ_bi-θ_b(i-1)

r_ci＝θ_ci-θ_c(i-1)

其中，i(i＞0)(i0)为采取数值的点，r_ci为标准旋转变压器第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值，r_bi为被测受信仪第i点测得角度与第i-1点测得的角度的差值。θ_ci、θ_c(i-1)表示标准旋转变压器第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值，θ_bi、θ_b(i-1)被测受信仪第i点测得角度值和第i-1点测得的角度值；

当max(|r_bi-r_ci|)＜Δθ_b时，待测方向受信仪合格；

其中Δθ_b表示最大允许绝对误差；

当max(|r_bi-r_ci|)＞Δθ_b时，待测方向受信仪不合格；

(2)累积误差计算：

将标准旋转变压器测得的角度数字信号与被测受信仪测得的角度数字信号作差，并取绝对值；将所有计算得到的累积误差与给定的允许累积误差值比较，判断被测方向受信仪是否合格；

具体判断规则如下：

当max(|θ_ai-θ_ci|)＜Δθ_a时，待测方向受信仪合格；

其中，i为采取数值的点，Δθ_a为本批产品的最大允许累积误差值，θ_ai，θ_ci分别为同一时刻被测方向受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值；

当max(|θ_ai-θ_ci|)＞Δθ_a时，待测方向受信仪不合格；

被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

当max(|-θ_bi-θ_ci|)＜Δθ_b时，待测方向受信仪合格；

其中，i的取值为采取点的个数，Δθ_b为本批产品的最大允许累积误差值，θ_bi，θ_ci分别为同一时刻被测受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值；

当max(|θ_bi-θ_ci|)＞Δθ_b时，待测方向受信仪不合格；

(3)均方差计算

将所有计算得到的均方差与给定的允许均方差值比较，判断被测方向受信仪是否合格；

具体判断规则如下：

r_ai＝θ_ai-θ_ci

其中，i表示第i个采值点，θ_ai，θ_ci分别为同一时刻被测受信仪和标准旋转变压器检测到的角度值，r_ai为同一时刻被测受信仪所测角度和标准旋转变压器所测角度的差值，N表示采取点总个数，ave表示平均误差，std表示均方差；

当max(std)＜Δstd_a时，待测方向受信仪合格；

其中Δstd_a为最大允许均方差；

当max(std)＞Δstd_a时，待测方向受信仪不合格；

被测受信仪为单通道的时候，判断规则如下：

当max(std)＜Δstd_b时，待测方向受信仪合格；

其中Δstd_b为最大允许均方差；

当max(std)＞Δstd_b时，待测方向受信仪不合格。