一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法,測(cè)試系統(tǒng)包括:地面供電模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、采樣率確定模塊、需求確認(rèn)模塊、測(cè)試模塊和輸出與儲(chǔ)存模塊,測(cè)試方法首先對(duì)參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行初始設(shè)置并確定測(cè)試需求,然后對(duì)整個(gè)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試,最后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析,本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不小于250路傳感器輸出電壓的測(cè)量,以及對(duì)單傳感器工作性能的檢測(cè),能滿(mǎn)足系統(tǒng)測(cè)試路數(shù)可擴(kuò)展和容易擴(kuò)展的要求,且測(cè)試效率較高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法,能實(shí)現(xiàn)不小于250路傳感器輸出電壓的測(cè)量,也能實(shí)現(xiàn)對(duì)單傳感器工作性能的檢測(cè),適用于遙測(cè)系統(tǒng)中傳感器系統(tǒng)的測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002]在遙測(cè)系統(tǒng)中,傳感器系統(tǒng)是系統(tǒng)的重要組成部分,涉及到熱、力、化學(xué)等環(huán)境參數(shù)的測(cè)量,其傳感器種類(lèi)多樣、數(shù)量巨大,在確認(rèn)傳感器工作狀態(tài)方面,通常是通過(guò)無(wú)線(xiàn)或存儲(chǔ)器手段來(lái)確定,這種狀態(tài)涉及的彈上產(chǎn)品數(shù)量多,地面測(cè)試復(fù)雜,且不利于系統(tǒng)的整體分析,據(jù)此,本發(fā)明涉及一種判斷傳感器系統(tǒng)工作狀態(tài)的方面,采用虛擬儀器技術(shù),能實(shí)現(xiàn)對(duì)超過(guò)250路傳感器輸出電壓進(jìn)行判斷的能力。
[0003]為了對(duì)傳感器系統(tǒng)的工作性能進(jìn)行判定,設(shè)計(jì)一種傳感器系統(tǒng)的測(cè)試方法,能對(duì)超過(guò)250路傳感器進(jìn)行測(cè)試。這種方法,在傳感器沒(méi)上系統(tǒng)前,能對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行判定,確認(rèn)此傳感器是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,在所有傳感器上系統(tǒng)后,通過(guò)此測(cè)試方法,能判定傳感器系統(tǒng)是否滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。在桌面電氣系統(tǒng)測(cè)試中,傳感器測(cè)試系統(tǒng)先通過(guò)一個(gè)采樣率完成對(duì)傳感器初判,再通過(guò)某路通道傳感器改變采樣率的方法進(jìn)行綜合判斷,以此判定傳感器的工作狀態(tài);在電氣系統(tǒng)總裝測(cè)試中,傳感器測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)固定采樣率完成對(duì)傳感器輸出起始電平進(jìn)行判定。通常此測(cè)試系統(tǒng)由兩部分組成,傳感器部分和地面測(cè)試部分,傳感器部分由各種傳感器和電纜網(wǎng)組成,地面測(cè)試部分由數(shù)據(jù)采集裝置、供電設(shè)備(能提供+5V、+15V、-15V、+28V輸入電壓和-32V?+32V輸入電壓)、地面測(cè)試軟件和電纜網(wǎng)組成。
[0004]對(duì)傳感器系統(tǒng)測(cè)試的方法進(jìn)行了資料檢索,主要結(jié)果說(shuō)明如下:
[0005]空軍第一航空學(xué)院朱廣榮、韓玉琴“基于LabVIEW的多傳感器空氣流量測(cè)試系統(tǒng)”,《儀表技術(shù)與傳感器》2008年第6期,在計(jì)算機(jī)主板中插入PCI板卡,完成對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采集,該論文沒(méi)有涉及到對(duì)傳感器供電,也沒(méi)有涉及對(duì)單個(gè)存儲(chǔ)器檢測(cè)方法及各種傳感器工作狀態(tài)的初判方法,系統(tǒng)移植性和擴(kuò)展性不強(qiáng)。
[0006]湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院李微、王翠、彭永進(jìn)“基于LabVIEW的汽車(chē)ABS輪速傳感器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”,《中國(guó)儀器儀表》2006年第5期,該論文傳感器測(cè)試系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集卡,移植性不強(qiáng),同時(shí)測(cè)試種類(lèi)單一,沒(méi)有提及對(duì)傳感器供電問(wèn)題。
[0007]上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院黃靜等“基于LabVIEW的磁性傳感器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)”,《儀表技術(shù)》2009年第9期,該論文涉及到對(duì)傳感器的供電、數(shù)據(jù)采集,但系統(tǒng)加入對(duì)供電的控制,且要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制繼電器來(lái)完成對(duì)傳感器的供電,系統(tǒng)移植性和擴(kuò)展性不強(qiáng)。
[0008]桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院汽車(chē)電子工程中心王曉光、潘明“基于LabVIEff的氧傳感器的測(cè)試系統(tǒng)”《儀表技術(shù)與傳感器》2009年第9期,江漢大學(xué)物信學(xué)院徐天奇“基于LabVIEW的壓力傳感器測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)”《儀表技術(shù)》2012年第6期,以上論文涉及傳感器的種類(lèi)單一,采用數(shù)據(jù)采集卡,移植性不強(qiáng),且對(duì)傳感器工作性能沒(méi)有判斷。
[0009]檢索結(jié)果表明,已有設(shè)計(jì)和研究工作涉及到傳感器供電,傳感器輸出電壓的采集及數(shù)據(jù)處理和判斷,但測(cè)量種類(lèi)單一,供電方式不明確,移植性和擴(kuò)張性不強(qiáng)。空軍第一航空學(xué)院的朱廣榮、韓玉琴?zèng)]有涉及對(duì)單個(gè)存儲(chǔ)器檢測(cè)方法及各種傳感器工作狀態(tài)的初判方法,上海理工大學(xué)的黃靜等、湖南大學(xué)的李微、王翠、桂林電子科技大學(xué)的王曉光、江漢大學(xué)的徐天奇,主要論述涉及傳感器種類(lèi)單一,移植性不強(qiáng)。本發(fā)明與以上研究相比明顯的差別如下:
[0010](I)以上文獻(xiàn)研究的對(duì)象是單一類(lèi)傳感器的測(cè)試,不具有通用性和擴(kuò)展性的能力;
[0011](2)以上文獻(xiàn)的傳感器測(cè)試供電方式單一,沒(méi)有涉及一種靈活給傳感器供電要求的方法;
[0012](3)以上文獻(xiàn)沒(méi)有涉及到在軟件設(shè)計(jì)中,采用多通道單采樣率的方法對(duì)傳感器系統(tǒng)零位電平進(jìn)行初判,采用單通道多采樣率對(duì)單個(gè)或某幾個(gè)傳感器性能進(jìn)行具體判斷的方法;
[0013](4)以上文獻(xiàn)沒(méi)有涉及測(cè)試數(shù)據(jù)異常情況分析方法,采用多通道單采樣率對(duì)多個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí),如何判斷傳感器輸出異常及對(duì)異常情況進(jìn)行判斷的方法。
[0014](5)以上文獻(xiàn)沒(méi)有涉及對(duì)傳感器系統(tǒng)測(cè)試所采用傳感器采樣率的設(shè)置方法,此方法含系統(tǒng)級(jí)測(cè)試及單獨(dú)傳感器的測(cè)試。
[0015]綜上所述,根據(jù)資料檢索結(jié)果,相關(guān)文獻(xiàn)未涉及適應(yīng)一種能適應(yīng)多路數(shù)、多種類(lèi)傳感器系統(tǒng)的搭建方法及測(cè)試方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法,實(shí)現(xiàn)了不小于250路傳感器輸出電壓的測(cè)量,以及對(duì)單傳感器工作性能的檢測(cè),最大程度上滿(mǎn)足了遙測(cè)系統(tǒng)中傳感器系統(tǒng)測(cè)試的需求。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種傳感器測(cè)試系統(tǒng),包括:地面供電模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、采樣率確定模塊、需求確認(rèn)模塊、測(cè)試模塊和輸出與儲(chǔ)存模塊;
[0018]地面供電模塊包括兩種供電電源,一種為提供+5V、+15V、_15V和+28V的固定輸出電源,為傳感器模塊提供+5V、+15V、-15V和+28V電源;另一種為提供除+5V、+15V、_15V和+28V之外的-32V?+32V直流電壓的直流穩(wěn)壓供電電源,該供電電源采用地面直流電源,使用時(shí)根據(jù)傳感器模塊輸入電壓要求,在測(cè)試前實(shí)時(shí)設(shè)置輸入電壓;
[0019]傳感器模塊包括熱學(xué)傳感器、力學(xué)傳感器和變換器,熱學(xué)傳感器和力學(xué)傳感器測(cè)量飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù),并將飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù)通過(guò)變換器轉(zhuǎn)變?yōu)镺?5V的電壓信號(hào)輸出,所述速變參數(shù)包括噪聲、振動(dòng)和沖擊,緩變參數(shù)包括過(guò)載、角速率、壓力、溫度、位移、燒蝕和流量;
[0020]數(shù)據(jù)采集模塊包括采集背板和數(shù)據(jù)采集板,數(shù)據(jù)采集板安裝在采集背板的槽內(nèi),每塊數(shù)據(jù)采集板有32路的采集通道,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前,根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量;具體為:
[0021]若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)不大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù),則只需要一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊就能完成任務(wù);
[0022]若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù),則數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)量取大于等于N/S的最小整數(shù),其中,N為傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù),S為一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù);
[0023]參數(shù)設(shè)置模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的初始參數(shù),并將初始參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊,所述初始參數(shù)包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道;
[0024]需求確認(rèn)模塊接收外部指令,確定測(cè)試需求,并將測(cè)試需求發(fā)送給采樣率確定模塊;所述測(cè)試需求包括對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試和對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試;
[0025]采樣率確定模塊接收到需求確認(rèn)模塊的測(cè)試需求后,根據(jù)具體的測(cè)試需求確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率;
[0026]數(shù)據(jù)采集模塊接收參數(shù)設(shè)置模塊的初始參數(shù)和采樣率確定模塊確定的采樣頻率對(duì)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣,采樣后的數(shù)據(jù)輸出給測(cè)試模塊;
[0027]測(cè)試模塊對(duì)從接收數(shù)據(jù)采集模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果輸出給輸出與儲(chǔ)存模塊;
[0028]輸出與儲(chǔ)存模塊接收測(cè)試模塊輸入的測(cè)試結(jié)果,將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存并輸出。
[0029]采樣率確定模塊接收到需求確認(rèn)模塊的測(cè)試需求后,根據(jù)具體的測(cè)試需求確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,具體為:
[0030](I)若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率;其中,速變參數(shù)的固定采樣率不小于速變傳感器最低采樣率的2.5倍,緩變參數(shù)的固定采樣率不小于緩變傳感器最高采樣率的2.5倍,測(cè)試系統(tǒng)的總采樣率不大于采樣板的總采樣率;
[0031](2)若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率;每路采集通道的采樣頻率不小于測(cè)試傳感器最大采樣率的5倍,測(cè)試系統(tǒng)的總采樣率不大于采集板的總采樣率。
[0032]一種基于權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)的傳感器測(cè)試方法,步驟如下:
[0033](I)根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量,并對(duì)參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行初始設(shè)置,確定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道;
[0034](2)根據(jù)需求確認(rèn)模塊確認(rèn)測(cè)試需求,并根據(jù)測(cè)試需求由采樣率模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率,進(jìn)入步驟(3);若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則并對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率,進(jìn)入步驟(6);
[0035](3)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟⑴中確定的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道以及步驟(2)中確定的固定采樣頻率,對(duì)整個(gè)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試;
[0036](4)改變傳感器的輸入信號(hào),監(jiān)測(cè)測(cè)試模塊中的測(cè)試結(jié)果,若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化相符,則進(jìn)入步驟(5),若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化不符,則進(jìn)入步驟(6);同時(shí)保存異常情況數(shù)據(jù);
[0037](5)將步驟(4)中的測(cè)試結(jié)果發(fā)送給輸出與儲(chǔ)存模塊,輸出與儲(chǔ)存模塊將測(cè)試結(jié)果以報(bào)表的形式進(jìn)行保存并輸出到打印機(jī)進(jìn)行打印;數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作;
[0038](6)確定步驟(2)進(jìn)行測(cè)試的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道或者步驟(6)中測(cè)試結(jié)果變化與輸入信號(hào)變化不符的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道,并分別對(duì)每路采集通道設(shè)置采樣頻率,采用單通道多采樣率完成測(cè)試任務(wù);
[0039](7)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟¢)中確定的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板、采集通道和每路采集通道的采樣頻率,對(duì)每個(gè)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試;
[0040](8)輸出與存儲(chǔ)模塊對(duì)步驟(7)中測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作。
[0041]所述步驟(8)中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,具體為:
[0042](I)對(duì)于線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,根據(jù)公式Y(jié)3 = a3*X3+b3計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X3為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,包括測(cè)試時(shí)的溫度、海拔和角度,Y3為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a3和b3為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù);
[0043]若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y3 X 90 %至Y3 X 110 %之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y3 X 90 %至Y3 X 110 %之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0044](2)對(duì)于無(wú)線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,利用給定的一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù),采用線(xiàn)性插值法Y4 = Y1+(Y2-Y1) X (Χ4-Χ1)/(Χ2-Χ1)或者最小二乘法來(lái)將輸出電壓值與環(huán)境條件之間的關(guān)系擬合成線(xiàn)性公式,其中Xl和Χ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸入值,Yl和Υ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸出值,Χ4為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,Υ4為通過(guò)計(jì)算得到的理論電壓值,
[0045]若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Υ4Χ90%至Υ4Χ 110%之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Υ4Χ90%至Υ4Χ 110%之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0046](3)對(duì)于速變參數(shù),通常根據(jù)測(cè)試時(shí)的加速度,通過(guò)公式Υ5 = a5XX5+b5計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X5為施加給傳感器的加速度,Y5為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a5和b5為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù),所述速變參數(shù)包括沖擊、振動(dòng)和噪聲;
[0047]若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y5 X 80 %至Y5 X 120 %之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y5 X 80 %至Y5 X 120 %之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0048](4)若對(duì)異常傳感器進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試,則采用不小于異常傳感器最大采樣率5倍的采樣率來(lái)采集傳感器數(shù)據(jù),剔除超過(guò)傳感器最高頻率的信號(hào)數(shù)據(jù),若測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征與施加在傳感器上的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征分別相同,且測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)間寬度與施加在傳感器上信號(hào)的時(shí)間寬度相同,則傳感器正常,否則,傳感器異堂巾O
[0049]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0050](I)本發(fā)明數(shù)據(jù)采集模塊采用NI公司8槽采集背板,每采集背板都插滿(mǎn)數(shù)據(jù)采集板來(lái)組成,采集背板采用FPGA與接口芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集板與上位機(jī)的通訊,采集板采用多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、濾波電路、16位A/D隔離芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,每塊數(shù)據(jù)采集板能采集32路參數(shù),系統(tǒng)能采集8X32 = 256路電壓信號(hào),大于250路的采樣要求,此測(cè)試系統(tǒng)能滿(mǎn)足系統(tǒng)測(cè)試路數(shù)可擴(kuò)展和容易擴(kuò)展的要求;
[0051](2)本發(fā)明采用USB和以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,能滿(mǎn)足當(dāng)前計(jì)算機(jī)通訊接口的要求,同時(shí)采用圖形化LabVIEW語(yǔ)言,采用虛擬儀器技術(shù),大大提高了開(kāi)發(fā)效率,系統(tǒng)簡(jiǎn)潔,測(cè)試方便,提高了整個(gè)系統(tǒng)的移植性;
[0052](3)本發(fā)明的電源采用固定輸出電源和可調(diào)節(jié)輸出電壓的直流穩(wěn)壓供電電源相結(jié)合的方式,可以在-32V?+32V范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電,提高了系統(tǒng)的適用性和健壯性;
[0053](4)本發(fā)明可以完成對(duì)整個(gè)傳感器模塊的測(cè)試,同時(shí)也可以完成對(duì)單個(gè)傳感器的診斷測(cè)試,提高了測(cè)試系統(tǒng)的效率;
[0054](5)本發(fā)明在傳感器系統(tǒng)的測(cè)試中采用多通道單采樣率的方式進(jìn)行信號(hào)采集,提高了系統(tǒng)采樣和測(cè)試的效率,在單個(gè)傳感器診斷測(cè)試中采用單通道多采樣率的方式進(jìn)行信號(hào)采集,提高了信號(hào)的采集精度,能更快地進(jìn)行傳感器的故障診斷。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0055]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖;
[0056]圖2為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0058]目前常用的傳感器測(cè)試系統(tǒng)包括地面供電、傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和測(cè)試軟件。其功能如下:
[0059](I)地面供電完成對(duì)傳感器系統(tǒng)的供電;
[0060](2)傳感器系統(tǒng)由各種傳感器及電纜網(wǎng)組成,完成對(duì)遙測(cè)參數(shù)的測(cè)量;
[0061](3)數(shù)據(jù)采集完成對(duì)傳感器輸出電壓的測(cè)量;
[0062](4)測(cè)試軟件完成對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采集及分析工作。
[0063]如圖1所示為本發(fā)明系統(tǒng)框圖,由圖1可知,本發(fā)明提出的一種傳感器測(cè)試系統(tǒng)包括:地面供電模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、采樣率確定模塊、需求確認(rèn)模塊、測(cè)試模塊和輸出與儲(chǔ)存模塊;
[0064]地面供電模塊包括兩種供電電源,一種為提供+5V、+15V、_15V和+28V的固定輸出電源,為傳感器模塊提供+5V、+15V、-15V和+28V電源;另一種為提供除+5V、+15V、_15V和+28V之外的-32V?+32V直流電壓的直流穩(wěn)壓供電電源,該供電電源采用地面直流電源,使用時(shí)根據(jù)傳感器模塊輸入電壓要求,在測(cè)試前實(shí)時(shí)設(shè)置輸入電壓;
[0065]傳感器模塊包括熱學(xué)傳感器、力學(xué)傳感器和變換器,熱學(xué)傳感器和力學(xué)傳感器測(cè)量飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù),并將飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù)通過(guò)變換器轉(zhuǎn)變?yōu)镺?5V的電壓信號(hào)輸出,所述速變參數(shù)為噪聲、振動(dòng)和沖擊,緩變參數(shù)包括過(guò)載、角速率、壓力、溫度、位移、燒蝕和流量;
[0066]數(shù)據(jù)采集模塊包括采集背板和數(shù)據(jù)采集板,采集背板采用NI公司8槽采集背板,每采集背板都插滿(mǎn)數(shù)據(jù)采集板來(lái)組成,采集背板采用FPGA與接口芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集板與上位機(jī)的通訊,采集板采用多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、濾波電路、16位A/D隔離芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)采集板安裝在采集背板的槽內(nèi),每塊數(shù)據(jù)采集板有32路的采集通道,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前,根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量;具體為:
[0067]若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)不大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù),則只需要一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊就能完成任務(wù);
[0068]若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集采集通道的個(gè)數(shù),則數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)量取大于等于N/S的最小整數(shù),其中,N為傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù),S為一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù);
[0069]參數(shù)設(shè)置模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的初始參數(shù),并將初始參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊,所述初始參數(shù)包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道;
[0070]需求確認(rèn)模塊接收外部指令,確定測(cè)試需求,并將測(cè)試需求發(fā)送給采樣率確定模塊;所述測(cè)試需求包括對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試和對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試;
[0071]采樣率確定模塊接收到需求確認(rèn)模塊的測(cè)試需求后,根據(jù)具體的測(cè)試需求確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,具體為:若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率;若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則并對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率;
[0072]測(cè)試程序采樣頻率設(shè)置原則:
[0073](I)對(duì)于多通道單采樣率,通常在對(duì)多路傳感器測(cè)試系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行初步判斷時(shí)使用,采樣率設(shè)置采用速變參數(shù)不小于速變傳感器最低采樣率的2.5倍,緩變參數(shù)不小于緩變傳感器最高采樣率的2.5倍,選擇以上方法得出的最大采樣率作為系統(tǒng)的固定采樣率,完成數(shù)據(jù)的采集;
[0074](2)對(duì)于單通道多采樣率,通常用于異常傳感器的進(jìn)一步確認(rèn)及對(duì)單路傳感器性能確定時(shí)采用此方法,采用不小于測(cè)試傳感器最大采樣率5倍的采樣率來(lái)采集數(shù)據(jù),這種測(cè)試方法對(duì)于單路傳感器適合速變參數(shù)的測(cè)量,這樣,就能通過(guò)數(shù)據(jù)剔出截止頻率外的信號(hào),分析出頻帶內(nèi)的信號(hào)數(shù)據(jù);
[0075](3)根據(jù)采樣定律,通常只要采樣率達(dá)到傳感器2倍的采樣率就能恢復(fù)傳感器信號(hào),在工程實(shí)踐中,在頻域中,傳感器截止頻率不能做到躍階函數(shù)的情況,及截止頻率頻率后就為0Hz,通常是有一個(gè)過(guò)程,及按某個(gè)梯度降到0Hz,因此對(duì)單路采樣率采用不小于最高頻率的5倍,能剔出截止頻帶外的信號(hào),當(dāng)然單路采樣率越高越好,但不能超過(guò)采集板的總采樣率;
[0076](4)全系統(tǒng)測(cè)試,由于路數(shù)多,對(duì)采樣率選擇2.5倍,是工程標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,也是測(cè)試系統(tǒng)總采樣率的要求,總采樣率為2.5X測(cè)試路數(shù)X固定采樣率,測(cè)試系統(tǒng)總采樣率不能大于采集板的總采樣率。
[0077]數(shù)據(jù)采集模塊接收參數(shù)設(shè)置模塊的初始參數(shù)和采樣率確定模塊確定的采樣頻率對(duì)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣,采樣后的數(shù)據(jù)輸出給測(cè)試模塊;
[0078]測(cè)試模塊采用LabVIEW軟件平臺(tái),測(cè)試模塊對(duì)從接收數(shù)據(jù)采集模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果輸出給輸出與儲(chǔ)存模塊;
[0079]測(cè)試過(guò)程中,需要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,判斷方法:
[0080](I)對(duì)于線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,根據(jù)公式Y(jié)3 = a3*X3+b3計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X3為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,包括測(cè)試時(shí)的溫度、海拔、角度和液面,Y3為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a3和b3為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù);
[0081 ] 若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y3 X 90 %至Y3 X 110 %之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y3 X 90 %至Y3 X 110 %之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0082](2)對(duì)于無(wú)線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,利用給定的一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù),采用線(xiàn)性插值法Y4 = Y1+(Y2-Y1) X (Χ4-Χ1)/(Χ2-Χ1)或者最小二乘法來(lái)將輸出電壓值與環(huán)境條件之間的關(guān)系擬合成線(xiàn)性公式,其中Xl和Χ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸入值,Yl和Υ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸出值,Χ4為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,Υ4為通過(guò)計(jì)算得到的理論電壓值,
[0083]若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Υ4Χ90%至Υ4Χ 110%之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Υ4Χ90%至Υ4Χ 110%之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0084](3)對(duì)于速變參數(shù),通常根據(jù)測(cè)試時(shí)的加速度,通過(guò)公式Υ5 = a5XX5+b5計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X5為施加給傳感器的加速度,Y5為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a5和b5為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù),所述速變參數(shù)包括沖擊、振動(dòng)和噪聲;
[0085]若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y5 X 80 %至Y5 X 120 %之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y5 X 80 %至Y5 X 120 %之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試;
[0086](4)若對(duì)異常傳感器進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試,則采用不小于異常傳感器最大采樣率5倍的采樣率來(lái)采集傳感器數(shù)據(jù),剔除超過(guò)傳感器最高頻率外混頻進(jìn)頻帶內(nèi)的信號(hào)數(shù)據(jù),若測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征與施加在傳感器上的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征分別相同,且測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)間寬度吻合與施加在傳感器上信號(hào)的時(shí)間寬度相同,則傳感器正常,否則,傳感器異常。
[0087]輸出與儲(chǔ)存模塊接收測(cè)試模塊輸入的測(cè)試結(jié)果,將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存并輸出。
[0088]如圖2所示為本發(fā)明方法流程圖,由圖2可知,本發(fā)明提出的一種傳感器測(cè)試方法,步驟如下:
[0089](I)根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量,并對(duì)參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行初始設(shè)置,確定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道;
[0090](2)根據(jù)需求確認(rèn)模塊確認(rèn)測(cè)試需求,并根據(jù)測(cè)試需求由采樣率模塊模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,采用多通道單采樣率,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率,固定采樣率不小于傳感器最低頻率要求的2.5倍。采集模塊數(shù)不大于(模塊總采樣率+32),進(jìn)入步驟(3);若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率,進(jìn)入步驟(6);
[0091](3)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟⑴中確定的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道以及步驟(2)中確定的固定采樣頻率,對(duì)整個(gè)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試;
[0092](4)改變傳感器的輸入信號(hào),監(jiān)測(cè)測(cè)試模塊中的測(cè)試結(jié)果,若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化相符,則進(jìn)入步驟(5),若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化不符,則進(jìn)入步驟(6),同時(shí)保存異常情況數(shù)據(jù);
[0093](5)將步驟(4)中的測(cè)試結(jié)果發(fā)送給輸出與儲(chǔ)存模塊,輸出與儲(chǔ)存模塊將測(cè)試結(jié)果以報(bào)表的形式進(jìn)行保存并輸出到打印機(jī)進(jìn)行打印;數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作;
[0094](6)確定步驟(2)進(jìn)行測(cè)試的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道或者步驟(6)中測(cè)試結(jié)果變化與輸入信號(hào)變化不符的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道,并分別對(duì)每路采集通道設(shè)置采樣頻率,采用單通道多采樣率完成測(cè)試任務(wù);
[0095](7)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟¢)中確定的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板、采集通道以及步驟(2)中確定的每路采集通道的采樣頻率,采樣頻率采用傳感器最高采樣率的5倍,根據(jù)采樣定律,采用2倍采樣率就可以完成測(cè)試任務(wù),但工程中不可能達(dá)到,通常采用5倍采樣率,能恢復(fù)采樣數(shù)據(jù),對(duì)每個(gè)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試;
[0096](8)輸出與存儲(chǔ)模塊對(duì)步驟(7)中測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,供數(shù)據(jù)分析使用,數(shù)據(jù)分析采用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)分析工具,分析情況可參考上文對(duì)測(cè)試過(guò)程中測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作,退出測(cè)試程序。
[0097]實(shí)例一:
[0098]本傳感器測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試程序完成對(duì)多個(gè)傳感器測(cè)試,采用多通道單采樣率對(duì)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,多通道單采樣率即多個(gè)通道采用一個(gè)采樣率。本傳感器測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量37路通道數(shù)據(jù),由26路測(cè)量緩變參數(shù)和10路速變參數(shù)組成,其中6路鉬電阻溫度傳感器、5路溫度熱敏傳感器、16路熱電偶溫度傳感器為緩變參數(shù),6路振動(dòng)傳感器、I路噪聲傳感器、3路沖擊傳感器為速變參數(shù)。
[0099]傳感器供電模塊采用+5V、+15V、-15V和+28V電源組合完成對(duì)6路鉬電阻溫度傳感器、5路熱敏溫度傳感器、16路熱電偶溫度傳感器、6路振動(dòng)傳感器、I路噪聲傳感器的供電,采用直流穩(wěn)壓電源設(shè)置+12V、-12V電壓給3路沖擊傳感器供電。
[0100]數(shù)據(jù)采集采用含4個(gè)32路測(cè)試模塊的數(shù)據(jù)采集裝置,能最多測(cè)量4X32 = 128路數(shù)據(jù),完成對(duì)37路參數(shù)的測(cè)量,測(cè)試軟件采樣率設(shè)置為500Hz,選擇數(shù)據(jù)采集裝置中2個(gè)測(cè)試模塊完成測(cè)試,2個(gè)測(cè)試模塊測(cè)試通路能滿(mǎn)足2X32 = 64路數(shù)據(jù)的測(cè)量,能滿(mǎn)足37路通道數(shù)據(jù)測(cè)量要求,對(duì)測(cè)試結(jié)果的判斷,鉬電阻,熱電偶溫度傳感器采用線(xiàn)性公式,熱敏傳感器采用分溫度范圍的線(xiàn)性公式、如果測(cè)試異常,測(cè)試電壓會(huì)顯示為紅色,并對(duì)異常情況數(shù)據(jù)保存,測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)情況見(jiàn)表I。根據(jù)測(cè)量結(jié)果看,測(cè)量數(shù)據(jù)滿(mǎn)足誤差范圍要求,測(cè)量合格,不需故障診斷,對(duì)振動(dòng)傳感器2進(jìn)行分析,見(jiàn)實(shí)例二。
[0101]表I
[0102]
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器測(cè)試系統(tǒng),其特征在于包括:地面供電模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、采樣率確定模塊、需求確認(rèn)模塊、測(cè)試模塊和輸出與儲(chǔ)存模塊; 地面供電模塊包括兩種供電電源,一種為提供+5V、+15V、-15V和+28V的固定輸出電源,為傳感器模塊提供+5V、+15V、-15V和+28V電源;另一種為提供除+5V、+15V、-15V和+28V之外的-32V?+32V直流電壓的直流穩(wěn)壓供電電源,該供電電源采用地面直流電源,使用時(shí)根據(jù)傳感器模塊輸入電壓要求,在測(cè)試前實(shí)時(shí)設(shè)置輸入電壓; 傳感器模塊包括熱學(xué)傳感器、力學(xué)傳感器和變換器,熱學(xué)傳感器和力學(xué)傳感器測(cè)量飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù),并將飛行器的緩變參數(shù)和速變參數(shù)通過(guò)變換器轉(zhuǎn)變?yōu)镺?5V的電壓信號(hào)輸出,所述速變參數(shù)包括噪聲、振動(dòng)和沖擊,緩變參數(shù)包括過(guò)載、角速率、壓力、溫度、位移、燒蝕和流量; 數(shù)據(jù)采集模塊包括采集背板和數(shù)據(jù)采集板,數(shù)據(jù)采集板安裝在采集背板的槽內(nèi),每塊數(shù)據(jù)采集板有32路的采集通道,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前,根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量;具體為: 若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)不大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù),則只需要一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊就能完成任務(wù); 若傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)大于測(cè)試模塊個(gè)數(shù)X32路,即一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù),則數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)量取大于等于N/S的最小整數(shù),其中,N為傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù),S為一臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊中的采集通道的個(gè)數(shù); 參數(shù)設(shè)置模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的初始參數(shù),并將初始參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊,所述初始參數(shù)包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道; 需求確認(rèn)模塊接收外部指令,確定測(cè)試需求,并將測(cè)試需求發(fā)送給采樣率確定模塊;所述測(cè)試需求包括對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試和對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試; 采樣率確定模塊接收到需求確認(rèn)模塊的測(cè)試需求后,根據(jù)具體的測(cè)試需求確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率; 數(shù)據(jù)采集模塊接收參數(shù)設(shè)置模塊的初始參數(shù)和采樣率確定模塊確定的采樣頻率對(duì)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣,采樣后的數(shù)據(jù)輸出給測(cè)試模塊; 測(cè)試模塊對(duì)從接收數(shù)據(jù)采集模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果輸出給輸出與儲(chǔ)存模塊; 輸出與儲(chǔ)存模塊接收測(cè)試模塊輸入的測(cè)試結(jié)果,將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感器測(cè)試系統(tǒng),其特征在于:所述采樣率確定模塊接收到需求確認(rèn)模塊的測(cè)試需求后,根據(jù)具體的測(cè)試需求確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,具體為: (1)若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率;其中,速變參數(shù)的固定采樣率不小于速變傳感器最低采樣率的2.5倍,緩變參數(shù)的固定采樣率不小于緩變傳感器最高采樣率的2.5倍,測(cè)試系統(tǒng)的總采樣率不大于采樣板的總采樣率; (2)若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率;每路采集通道的采樣頻率不小于測(cè)試傳感器最大采樣率的5倍,測(cè)試系統(tǒng)的總采樣率不大于采集板的總采樣率。
3.一種基于權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)的傳感器測(cè)試方法,其特征在于步驟如下: (1)根據(jù)傳感器輸出電壓信號(hào)的路數(shù)確定數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)量,并對(duì)參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行初始設(shè)置,確定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道; (2)根據(jù)需求確認(rèn)模塊確認(rèn)測(cè)試需求,并根據(jù)測(cè)試需求由采樣率模塊確定數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率,若對(duì)整個(gè)傳感器模塊進(jìn)行測(cè)試,則數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為固定采樣率,進(jìn)入步驟(3);若對(duì)傳感器模塊中的一個(gè)或者多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)試,則并對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊中的每路采集通道分別設(shè)置采樣頻率,進(jìn)入步驟(6); (3)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟(I)中確定的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集板和每塊數(shù)據(jù)采集板中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的采集通道以及步驟(2)中確定的固定采樣頻率,對(duì)整個(gè)傳感器模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試; (4)改變傳感器的輸入信號(hào),監(jiān)測(cè)測(cè)試模塊中的測(cè)試結(jié)果,若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化相符,則進(jìn)入步驟(5),若傳感器測(cè)試結(jié)果的變化與傳感器輸入信號(hào)的變化不符,則進(jìn)入步驟(6);同時(shí)保存異常情況數(shù)據(jù); (5)將步驟(4)中的測(cè)試結(jié)果發(fā)送給輸出與儲(chǔ)存模塊,輸出與儲(chǔ)存模塊將測(cè)試結(jié)果以報(bào)表的形式進(jìn)行保存并輸出到打印機(jī)進(jìn)行打印;數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作; (6)確定步驟(2)進(jìn)行測(cè)試的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道或者步驟¢)中測(cè)試結(jié)果變化與輸入信號(hào)變化不符的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板和采集通道,并分別對(duì)每路采集通道設(shè)置采樣頻率,采用單通道多采樣率完成測(cè)試任務(wù); (7)數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)步驟¢)中確定的傳感器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板、采集通道和每路采集通道的采樣頻率,對(duì)每個(gè)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集;并將采集到的電壓信號(hào)輸入到測(cè)試模塊中進(jìn)行測(cè)試; (8)輸出與存儲(chǔ)模塊對(duì)步驟(7)中測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,數(shù)據(jù)采集模塊停止數(shù)據(jù)采集,傳感器測(cè)試系統(tǒng)停止工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳感器測(cè)試方法,其特征在于:所述步驟(8)中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,具體為: (1)對(duì)于線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,根據(jù)公式Y(jié)3= a3*X3+b3計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X3為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,包括測(cè)試時(shí)的溫度、海拔和角度,Y3為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a3和b3為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù); 若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y3X90 %至Y3X 110%之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y3X90%至Y3X 110%之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試; (2)對(duì)于無(wú)線(xiàn)性規(guī)律的緩變傳感器,利用給定的一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù),采用線(xiàn)性插值法Υ4=Υ1+(Υ2-Υ1) X (Χ4-Χ1)/(Χ2-Χ1)或者最小二乘法來(lái)將輸出電壓值與環(huán)境條件之間的關(guān)系擬合成線(xiàn)性公式,其中Xl和Χ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸入值,Yl和Υ2為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相鄰兩點(diǎn)的輸出值,Χ4為測(cè)量時(shí)環(huán)境條件,Υ4為通過(guò)計(jì)算得到的理論電壓值, 若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Υ4 X 90 %至Υ4 X 110 %之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y4X90%至Y4X 110%之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試; (3)對(duì)于速變參數(shù),通常根據(jù)測(cè)試時(shí)的加速度,通過(guò)公式Υ5= a5XX5+b5計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)理論輸出值,其中X5為施加給傳感器的加速度,Y5為通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的理論電壓值,a5和b5為測(cè)量參數(shù),且均為常數(shù),所述速變參數(shù)包括沖擊、振動(dòng)和噪聲; 若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值在Y5X80 %至Y5X 120%之間,則傳感器正常,若測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際輸出值不在Y5 X 80 %至Y5 X 120 %之間,則傳感器異常,需要對(duì)此異常傳感器進(jìn)一步的單獨(dú)測(cè)試; (4)若對(duì)異常傳感器進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試,則采用不小于異常傳感器最大采樣率5倍的采樣率來(lái)采集傳感器數(shù)據(jù),剔除超過(guò)傳感器最高頻率的信號(hào)數(shù)據(jù),若測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征與施加在傳感器上的脈沖個(gè)數(shù)及脈沖特征分別相同,且測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)間寬度與施加在傳感器上信號(hào)的時(shí)間寬度相同,則傳感器正常,否則,傳感器異常。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK104132685SQ201410360717
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】劉舉濤, 閆新峰, 金文 , 李寶, 陳華杰, 李智中, 孟晨光, 王洪波, 魚(yú)荔紅, 吳麗美 申請(qǐng)人:北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院