專利名稱：位移傳感器與Windows時間間接速度測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間接速度測試方法，特別涉及一種用于測試舵機輸出端 速度時位移傳感器與Windows時間間接速度測試的方法。
背景技術(shù)：
在舵機輸出端的速度測試過程中，傳統(tǒng)方法是采用速度傳感器直接進行 測試，這種方法在測試舵機輸出端速度相對較大(例如空載輸出速度最大 值可達100mm/s)時，測試精度還能達到要求；但在某些測試項目中，被測 速度相對較小(例如啟動電流試驗中，被測速度在0.5mm/s左右)時，速 度傳感器必須達到非常高的測試精度(例如在啟動電流測試中如要達到l %的測試精度，對于滿量程為100mm/s的速度傳感器來說，其滿量程精度將 高達0.005%)，此時的速度傳感器根本無法達到精度要求。為此，可采用其 它間接速度測試方法，避免出現(xiàn)這種問題的出現(xiàn)，而本發(fā)明中的間接速度測 試方法就能很好地解決這個問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有傳統(tǒng)方法采用速度傳感器測試舵機輸出端的速度精度不 能滿足要求的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種位移傳感器與Windows 時間間接速度測試的方法，該方法采用計算機自動控制技術(shù)，不需在舵機輸 出端另加速度傳感器，在測試過程中，測控計算機即時采集記錄舵機輸出端 位移和Windows時間，將用于測試舵機輸出端位移的位移傳感器測試的位移 量與移動這段位移量所對應的Windows時間(指自Windows系統(tǒng)啟動后流逝 的毫秒數(shù))間隔相除，確定舵機輸出端平均速度的一種間接速度測試方法。 該方法可解決自主式舵機輸出端速度測試時用速度傳感器測試時精度太低
的問題。
為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種位移傳感器與Windows時間間接速度測試方法，該方法用于測試舵
機輸出端速度，其特征在于
首先將位移傳感器和被測舵機輸出端相連，將被測舵機輸出端的位移轉(zhuǎn)
換成電壓或電流信號，并將此信號送往安裝于測控計算機上的A/D轉(zhuǎn)換模
塊，由A/D轉(zhuǎn)換模塊將位移信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
測控計算機按一定的規(guī)律采集位移量，在采集位移量后立即使用
Windows API中的GetCurrentTime函數(shù)讀取Windows時間，確定為該位置 對應的時間。測控計算機按相鄰兩位置上的位移差與時間差相除計算出被測 舵機輸出端在兩位置點之間運動的平均速度，并在測控計算機的人機交互界 面上輸出測試結(jié)果。
具體包括以下步驟
步驟一，按下測控計算機的人機交互界面上的測試按鈕，測試軟件設置 ,時器中斷時間并開啟定時器；
步驟二，判斷是否收到定時器中斷？如果收到定時器中斷則測控計算機 每一個采集周期采集記錄一次數(shù)據(jù)，每次采集記錄舵機輸出端位移傳感器的 輸出位移量Si，并立即使用Windows API中的GetCurrentTime函數(shù)讀取與 其對應的Windows時間tj，反之控制軟件處理其它任務；
步驟三，測控計算機進行數(shù)據(jù)處理，使用公式v,-^^計算速度并顯 示結(jié)果；
步驟四，判斷定時器是否已經(jīng)關(guān)閉？如果沒有關(guān)閉則返回步驟二繼續(xù)測 試，反之結(jié)束測試。
本發(fā)明給出的用位移傳感器與Windows時間間接速度測試方法測試舵機輸出端速度時，不需在舵機輸出端另加速度傳感器，利用安裝于舵機輸出 端的位移傳感器和Windows時間，確定舵機輸出端速度，克服了傳統(tǒng)測試采 用速度傳感器精度太低的缺點，提高了測試的精度和準確度。


圖1是舵機輸出端速度測試原理方框圖； 圖2是舵機安裝試驗臺架示意圖； 圖3是舵機輸出端速度測試流程下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法不需在舵機輸出端另加速度傳感器，在測試過程中，測控 計算機即時采集記錄舵機輸出端位移和Windows時間，將用于測試舵機輸出 端位移的位移傳感器測試的位移量與移動這段位移量所對應的Windows時 間(指自Windows系統(tǒng)啟動后流逝的毫秒數(shù))間隔相除，確定舵機輸出端平 均速度的一種間接速度測試方法。
這種間接速度測試方法的測試精度基本不受位移傳感器誤差影響，但時 間測試誤差對速度的測試精度影響較大。測試開發(fā)工具(如 LabWindows/CVI)中的時鐘具有較高的精度(ms級)，它可在用戶設定的時 間準確的產(chǎn)生一個時鐘中斷消息，此消息進入Windows消息隊列，如果在此 消息前沒有其它消息存在，Windows將立即響應該消息；完成測試軟件確定 的采集記錄舵機輸出端位移測試和Windows時間任務，軟件中采集記錄舵機 輸出端位移測試和Windows時間的任務之間沒有任何其它消息，這種情況 下，測試位移與時間是協(xié)調(diào)的；但如果在時鐘中斷消息前有其它消息存在， 那么Windows只有在響應完其它消息后才響應時鐘中斷消息，完成測試軟件 中確定的位移測試任務，這種情況下，測試位移與時間是不協(xié)調(diào)的，計算得 到的速度與實際速度之間可能存在較大偏差。
為保證測試位移與Windows時間的協(xié)調(diào)，消除測試誤差，試驗臺采用 了位移傳感器與Windows時間間接速度測試方法。在測試過程中，測試軟件 中采集記錄舵機輸出端的位移傳感器測試數(shù)據(jù)與讀取Windows時間之間不 加入任何操作，從而保證了測試位移與時間的協(xié)調(diào)，避免了因兩者不協(xié)調(diào)而 產(chǎn)生的測試誤差。
舵機輸出端速度測試原理方框圖如圖1所示。位移傳感器采集舵機輸出 端行程信號進入測控計算機的A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入端(輸入0 5V),測控計 算機的D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端(輸出信號0 20mA)通過放大調(diào)理模塊送入 操縱繼電器，測控計算機記錄處理測控計算機采集的數(shù)據(jù)，最后輸出測試結(jié) 果。
測控計算機的軟件采用下列方法完成:測試軟件采用基于C語言的美國 NI公司的LabWindows/CVI虛擬儀器軟件設計開發(fā)；軟件中設有一個時鐘 用于確定數(shù)據(jù)采集周期，設計每過一數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)操縱繼電器線圈控制電 流按規(guī)律變化；同時在每個采集周期內(nèi)采集記錄舵機輸出端位移和Windows 時間等數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)進行擬合處理并將最終結(jié)果輸出。開發(fā)軟件以C 語言為基礎(chǔ)，其具有可讀性強、易于管理、方便的模塊化設計等特點，例如 軟件設計中大量用到回調(diào)函數(shù)作為子函數(shù)；開發(fā)工具中函數(shù)也簡單易懂，例 如繪制曲線函數(shù)PlotXY，判斷最值函數(shù)MaxMinlD，曲線擬合函數(shù)PolyFit 等(可參考l.考機械工業(yè)出版社，宋宇峰等編著，LabWindows/CVI逐步深 入與開發(fā)實例；2.電子工業(yè)出版社，孫曉云等編著，基于LabWindows/CVI 的虛擬儀器設計與應用等)。
舵機安裝試驗臺架示意圖如圖2所示，包括固定支架l，支架推動輪2， 固定支柱3，操縱拉桿安裝支座4，輸入搖臂5，承力桿6，位移傳感器7 滑塊機構(gòu)8，用于安裝舵機的吊掛9，舵機固定座IO，泵站性能測試液壓系 統(tǒng)機箱ll，被測舵機12。其中滑塊機構(gòu)8和被測舵機12的輸出端固連，并
和位移傳感器一起作用測量被測舵機輸出端位移，然后將位移信號送往測控 計算機進行記錄處理。
舵機輸出端速度測試有最大空載速度測試和阻尼狀態(tài)速度增益測試。 最大空載速度測試具體操作如下1)在舵機液壓試驗臺上安裝位移傳 感器，不安裝力傳感器，不連接泵站測試液壓系統(tǒng)。2)比例節(jié)流閥控制一 _自動；系統(tǒng)安全壓力——自動；風冷器控制——自動；阻尼器控制——自 動；操縱繼電器勵磁線圈——自動；操縱繼電器線圈電流——自動。3)啟 動泵站電機。4)按下"開始測試"按鈕。5)以最快速度往復推拉輸入拉桿 到極限位置3個循環(huán)。6)被測位移通過位移傳感器送往測控計算機，測控 計算機同時對Windows時間記錄，最后對數(shù)據(jù)進行處理，最終得到舵機最大 空載速度。7)按下"停止測試"按鈕，完成測試并顯示測試結(jié)果。
阻尼狀態(tài)速度增益測試需要測試舵機啟動電流的大小，采用門檻速度逆
推自動測試舵機的啟動電流，具體操作如下1)在舵機液壓試驗臺上安裝
位移傳感器，不安裝力傳感器，不連接泵站測試液壓系統(tǒng)。2)比例節(jié)流閥
控制——自動；系統(tǒng)安全壓力——自動；風冷器控制——自動；阻尼器控制
——自動；操縱繼電器勵磁線圈——自動；操縱繼電器線圈電流——自動。
3)啟動泵站電機。4)按下"開始測試"按鈕各控制輸出通道強制設置為"自
動"，操縱繼電器線圈電流一13mA(3s); —6mA 6mA(6s); —13mA(3s);
+13mA(3s); 0 mA (3s);在第3s 9s過程中，測控計算機記錄輸出控制電
流、采集舵機輸出端位移傳感器的位置Si和其對應的Windows時間ti;第
18秒，測控計算機進行數(shù)據(jù)處理，計算舵機輸出端的平均速度^,=^^;
判斷所測舵機輸出端的速度Vj^V f」B時，可確定門檻速度前一測試點對應的
電流值即為舵機啟動電流I卜,。5) 18秒內(nèi)系統(tǒng)自動完成測試，并顯示測試 結(jié)果。
本發(fā)明的測試某飛機自主式舵機輸出端速度時位移傳感器與Windows 時間間接速度測試方法流程圖如圖3所示。
在最大空載速度測試時，具體包括以下步驟
1) 按下人機交互界面上的"開始測試"按鈕；
2) 以最大速度往復推拉舵機輸入桿到極限位置3個循環(huán)；
3) 與此同時，測控計算機每0.1s采集一次數(shù)據(jù)，每次采集舵機輸出端 位移傳感器的位置Sj和其對應的Windows時間ti;
4) 測控計算機進行數(shù)據(jù)處理，計算舵機輸出端的平均速度^,=^^;
,,- d
5) 在所有處理數(shù)據(jù)中，測控計算機找出所有速度絕對值最大的那個速 度即為空載速度最大量；
6) 在人機交互界面上顯示舵機輸出端速度結(jié)果。
阻尼狀態(tài)速度增益測試需要測試舵機啟動電流的大小，采用門檻速度逆 推自動測試舵機的啟動電流。具體包括以下步驟
1) 按下人機交互界面上的"開始測試"按鈕；
2) 測控計算機控制舵機操縱繼電器線圈控制電流按下列規(guī)律變化一 13mA(3s); —6mA 6mA(6s); — 13mA(3s);十13mA(3s); 0mA(3s)。
3) 在第3s 9s過程中，測控計算機記錄輸出控制電流、采集舵機輸出 端位移傳感器的位置Si和其對應的Windows時間ti;
4) 測控計算機進行數(shù)據(jù)處理，計算舵機輸出端的速度v,-k^L;
L -t
5) 測控計算機進行數(shù)據(jù)分析處理，當判斷所測舵機輸出端的速度Vi^v f監(jiān)時，可確定門檻速度前一測試點對應的電流值即為舵機啟動電流Ii-,，并
將該舵機啟動電流結(jié)果在測控計算機的人機交互界面上顯示。
采用本發(fā)明給出的用位移傳感器與Windows時間間接速度測試的方法
測試舵機輸出端速度時，不需在舵機輸出端另加速度傳感器，在測試過程中，
利用安裝于舵機輸出端的位移傳感器和Windows時間，確定舵機輸出端速 度，克服了傳統(tǒng)測試直接采用速度傳感器精度太低的缺點，解決了自主式舵 機輸出端速度測試時用速度傳感器測試時精度太低的問題，提高了測試的精 度和準確度。所開發(fā)的液壓舵機試驗臺，采用測控計算機總線和虛擬測試技 術(shù)，具有很好的自動測試和顯示能力，操作方便，人機界面友好。
權(quán)利要求
1.一種位移傳感器與Windows時間間接速度測試方法，該方法用于測試舵機輸出端速度，其特征在于首先將位移傳感器和被測舵機輸出端相連，將被測舵機輸出端的位移轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，并將此信號送往安裝于測控計算機上的A/D轉(zhuǎn)換模塊，由A/D轉(zhuǎn)換模塊將位移信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；測控計算機按一定的規(guī)律采集位移量，在采集位移量后立即使用Windows API中的GetCurrentTime函數(shù)讀取Windows時間，確定為該位置對應的時間。測控計算機按相鄰兩位置上的位移差與時間差相除計算出被測舵機在兩位置點之間運動的平均速度，并在測控計算機的人機交互界面上輸出測試結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟-步驟一，按下測控計算機的人機交互界面上的測試按鈕，測試軟件設置定時器中斷時間并開啟定時器；步驟二，判斷是否收到定時器中斷？如果收到定時器中斷則測控計算機 每一個采集周期采集記錄一次數(shù)據(jù)，每次采集記錄舵機輸出端位移傳感器的 輸出位移量Si，并立即使用Windows API中的GetCurrentTime函數(shù)讀取與 其對應的Windows時間ti，反之控制軟件處理其它任務；步驟三，測控計算機進行數(shù)據(jù)處理，使用公式^,=^^計算速度并顯 示結(jié)果；步驟四，判斷定時器是否已經(jīng)關(guān)閉？如果沒有關(guān)閉則返回步驟二繼續(xù)測 試，反之結(jié)束測試。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種位移傳感器與Windows時間間接測量速度的方法，該方法是把位移傳感器與和被測舵機輸出端相連，將被測舵機輸出端的位移轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，并將此信號送往安裝于測控計算機上的A/D轉(zhuǎn)換模塊，由A/D轉(zhuǎn)換模塊將位移信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。測控計算機按一定的規(guī)律采集位移量，在采集位移量后立即使用Windows API中的GetCurrentTime函數(shù)讀取Windows時間，確定為該位置對應的時間。測控計算機按相鄰兩位置上的位移差與時間差相除計算出被測舵機輸出端在兩位置點之間運動的平均速度。
文檔編號G01P3/64GK101183117SQ20071001894
公開日2008年5月21日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者冰 劉, 周瑞祥, 曹克強, 娜 李, 李小剛, 沈燕良, 王建平, 蘇新兵 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學