專(zhuān)利名稱(chēng)：消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消磁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
當(dāng)船舶長(zhǎng)期在遠(yuǎn)洋上航行時(shí)，由于船體一般都是由鋼鐵制成，在地磁場(chǎng)的作用下， 船體會(huì)磁化使其帶有一定量的磁場(chǎng)。帶磁之后的船體相當(dāng)于一塊大磁鐵，會(huì)對(duì)陀螺儀的工作產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而影響船只航行安全。所以船舶一般都要求配置一個(gè)消磁系統(tǒng)來(lái)抵消自身的磁化磁場(chǎng)。船舶消磁的程度一部分取決于消磁系統(tǒng)的精度，而消磁系統(tǒng)的精度除了與消磁算法有關(guān)外，還與消磁系統(tǒng)硬件本身的誤差有很大關(guān)系。消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)就是用來(lái)測(cè)量消磁系統(tǒng)硬件存在的誤差，在獲得了這些誤差后便可通過(guò)誤差分析算法來(lái)彌補(bǔ)這一誤差，從而提高船舶消磁系統(tǒng)的整體精度，進(jìn)而一定程度上保證船只航行的安全。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法及系統(tǒng)，其具有精度高和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，包括有磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟、消磁電源誤差分析測(cè)試步驟、以及全套系統(tǒng)誤差分析測(cè)試步驟，上述每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟均包括以下步驟
(1)控制單元的控制信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸入端相連，消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸出端則經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與控制單元的回采信號(hào)輸入端相連；
(2)控制單元的控制信號(hào)輸出端在每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟中分別發(fā)出常數(shù)控制信號(hào)、階梯控制信號(hào)、正弦控制信號(hào)和階躍控制信號(hào)；
(3)步驟( 所述的各類(lèi)控制信號(hào)在經(jīng)過(guò)消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備后產(chǎn)生的各類(lèi)回采信號(hào)返回至控制單元的回采信號(hào)輸入端；
(4)控制單元分別對(duì)每類(lèi)控制信號(hào)下的所產(chǎn)生的回采信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，由此計(jì)算出消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的常態(tài)誤差、靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差和瞬態(tài)誤差；
(5)控制單元將步驟(4)計(jì)算出的各類(lèi)誤差分別與預(yù)先設(shè)定的常態(tài)誤差門(mén)限、靜態(tài)誤差門(mén)限、動(dòng)態(tài)誤差門(mén)限和瞬態(tài)誤差門(mén)限進(jìn)行比較；當(dāng)計(jì)算出的誤差未超過(guò)門(mén)限誤差范圍時(shí)，即判定該消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備在該類(lèi)誤差條件下測(cè)試合格；當(dāng)計(jì)算出的誤差超過(guò)門(mén)限誤差范圍時(shí)，即判定該消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備在該類(lèi)誤差條件下測(cè)試不合格。
在磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟中，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端與平行環(huán)相連，控制單元的回采信號(hào)輸入端與磁強(qiáng)計(jì)相連；控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為電流控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電壓回采信號(hào)；
在消磁電源誤差分析測(cè)試步驟中，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為消磁電源，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端和控制單元的回采信號(hào)輸入端分別連接在消磁電源的兩端； 控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為電壓控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電流回采信號(hào)；
在全套系統(tǒng)誤差分析測(cè)試步驟，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為平行環(huán)、磁強(qiáng)計(jì)和消磁電源，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端與平行環(huán)相連，控制單元的回采信號(hào)輸入端與消磁電源相連；控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為磁場(chǎng)控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電流回采信號(hào)。
為了進(jìn)一步提高測(cè)試精度，該發(fā)明在每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟中，還包括有零點(diǎn)校準(zhǔn)步驟，即
在控制信號(hào)到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸入端之前，需要進(jìn)行第一階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)；
在數(shù)模轉(zhuǎn)換后的控制信號(hào)到達(dá)消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的輸入端之前，需要進(jìn)行第二階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)；
在回采信號(hào)到達(dá)控制單元之前，需要進(jìn)行第三階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)。
在步驟中，需要對(duì)每類(lèi)控制信號(hào)下的回采信號(hào)進(jìn)行多次采樣及誤差計(jì)算，并選取多次采樣所計(jì)算出的最大誤差值作為消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的在該類(lèi)控制信號(hào)下所對(duì)應(yīng)的誤差送入步驟(5)中進(jìn)行比較。
一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)，其主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和控制單元組成，其中控制單元包括有控制信號(hào)輸出模塊、回采信號(hào)輸入模塊、誤差計(jì)算模塊、誤差判定模塊和結(jié)果輸出模塊；控制信號(hào)輸出模塊上設(shè)的控制信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸入端相連，消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸出端則經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與回采信號(hào)輸入模塊上設(shè)的回采信號(hào)輸入端相連；誤差計(jì)算模塊的2個(gè)輸入端分別連接控制信號(hào)輸出模塊和回采信號(hào)輸入模塊，誤差計(jì)算模塊的輸出端連接誤差判定模塊，誤差判定模塊與結(jié)果輸出模塊相連。
為了進(jìn)一步提高測(cè)試精度，本發(fā)明還包括有零點(diǎn)校準(zhǔn)單元，該零點(diǎn)校準(zhǔn)單元包括第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊、第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊和通道校準(zhǔn)模塊。其中第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在控制信號(hào)輸出模塊的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入端之間；第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的輸入端相連；第三零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與回采信號(hào)輸入模塊的輸入端相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)
1、精度高，功能部件的測(cè)試精度要求為士2% 士3%，系統(tǒng)的整體測(cè)試精度要求為士0.4%，這與現(xiàn)存消磁系統(tǒng)的測(cè)試精度和整體測(cè)試精度相比，精度標(biāo)準(zhǔn)有了不小的提升；
2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，丟棄了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的大量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存后再對(duì)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的必不可少的中間環(huán)節(jié)，顯著提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性性能，最大限度上減小了系統(tǒng)的遲延和同步誤差，同時(shí)減小了系統(tǒng)資源的開(kāi)銷(xiāo)，有利于系統(tǒng)高精度的保證；
3、傳統(tǒng)的消磁系統(tǒng)在人機(jī)交互過(guò)程中，往往需要具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的操作人員來(lái)完成對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的控制，并且在操控過(guò)程中，步驟繁瑣，周期漫長(zhǎng)，不僅不利于生產(chǎn)成本的壓縮，而且還容易滋生人為的差錯(cuò)。與之相比的是，本系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)大，而且操作界面簡(jiǎn)單友好，適合于不同層次的操作人員，并且配有診斷專(zhuān)家系統(tǒng)，易于維護(hù)。


圖1為一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)，其主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和控制單元組成。其中控制單元包括有控制信號(hào)輸出模塊、回采信號(hào)輸入模塊、誤差計(jì)算模塊、誤差判定模塊和結(jié)果輸出模塊?？刂菩盘?hào)輸出模塊上設(shè)的控制信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸入端相連，消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸出端則經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與回采信號(hào)輸入模塊上設(shè)的回采信號(hào)輸入端相連；誤差計(jì)算模塊的2個(gè)輸入端分別連接控制信號(hào)輸出模塊和回采信號(hào)輸入模塊，誤差計(jì)算模塊的輸出端連接誤差判定模塊，誤差判定模塊與結(jié)果輸出模塊相連。圖1為測(cè)試全套系統(tǒng)時(shí)的一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度，本發(fā)明還包括有零點(diǎn)校準(zhǔn)單元，該零點(diǎn)校準(zhǔn)單元包括第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊、第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊和通道校準(zhǔn)模塊。其中第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在控制信號(hào)輸出模塊的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入端之間；第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的輸入端相連；第三零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與回采信號(hào)輸入模塊的輸入端相連。
上述消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，包括有磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟、消磁電源誤差分析測(cè)試步驟、以及全套系統(tǒng)誤差分析測(cè)試步驟。
(一 )在磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟中
(1)所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)，此時(shí)將控制單元的控制信號(hào)輸出端與平行環(huán)相連，控制單元的回采信號(hào)輸入端與磁強(qiáng)計(jì)相連；控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為電流控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電壓回采信號(hào)；
(2)對(duì)平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行常態(tài)誤差、靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差和瞬態(tài)誤差常態(tài)誤差的測(cè)試；
(2. 1)靜態(tài)誤差條件測(cè)試
(2. 1. 1)控制單元的控制信號(hào)輸出端發(fā)出的階梯電流控制信號(hào)在經(jīng)過(guò)平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)后產(chǎn)生的電壓回采信號(hào)返回至控制單元的回采信號(hào)輸入端；
(2. 1. 2)控制單元分別對(duì)階躍電流控制信號(hào)下的所產(chǎn)生的電壓回采信號(hào)進(jìn)行多次采樣計(jì)算，由此計(jì)算出該平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)在階梯電流控制信號(hào)下的多個(gè)靜態(tài)誤差值；
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施中，靜態(tài)誤差的計(jì)算為
權(quán)利要求
1.消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，其特征在于包括有磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟、消磁電源誤差分析測(cè)試步驟、以及全套系統(tǒng)誤差分析測(cè)試步驟；上述每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟均包括以下步驟(1)控制單元的控制信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸入端相連，消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸出端則經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與控制單元的回采信號(hào)輸入端相連；(2)控制單元的控制信號(hào)輸出端在每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟中分別發(fā)出常數(shù)控制信號(hào)、 階梯控制信號(hào)、正弦控制信號(hào)和階躍控制信號(hào)；(3)步驟( 所述的各類(lèi)控制信號(hào)在經(jīng)過(guò)消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備后產(chǎn)生的各類(lèi)回采信號(hào)返回至控制單元的回采信號(hào)輸入端；(4)控制單元分別對(duì)每類(lèi)控制信號(hào)下的所產(chǎn)生的回采信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，由此計(jì)算出消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的常態(tài)誤差、靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差和瞬態(tài)誤差；(5)控制單元將步驟(4)計(jì)算出的各類(lèi)誤差分別與預(yù)先設(shè)定的常態(tài)誤差門(mén)限、靜態(tài)誤差門(mén)限、動(dòng)態(tài)誤差門(mén)限和瞬態(tài)誤差門(mén)限進(jìn)行比較；當(dāng)計(jì)算出的誤差未超過(guò)門(mén)限誤差范圍時(shí)， 即判定該消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備在該類(lèi)誤差條件下測(cè)試合格；當(dāng)計(jì)算出的誤差超過(guò)門(mén)限誤差范圍時(shí)，即判定該消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備在該類(lèi)誤差條件下測(cè)試不合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，其特征在于在磁強(qiáng)計(jì)誤差分析測(cè)試步驟中，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為平行環(huán)和磁強(qiáng)計(jì)，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端與平行環(huán)相連，控制單元的回采信號(hào)輸入端與磁強(qiáng)計(jì)相連； 控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為電流控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電壓回采信號(hào)；在消磁電源誤差分析測(cè)試步驟中，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為消磁電源，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端和控制單元的回采信號(hào)輸入端分別連接在消磁電源的兩端；控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為電壓控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電流回采信號(hào)；在全套系統(tǒng)誤差分析測(cè)試步驟，所述消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備為平行環(huán)、磁強(qiáng)計(jì)和消磁電源，此時(shí)控制單元的控制信號(hào)輸出端與平行環(huán)相連，控制單元的回采信號(hào)輸入端與消磁電源相連；控制單元發(fā)出的控制信號(hào)為磁場(chǎng)控制信號(hào)，控制單元的回采信號(hào)為電流回采信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，其特征在于在每個(gè)誤差分析測(cè)試步驟中，還包括有零點(diǎn)校準(zhǔn)步驟，即在控制信號(hào)到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸入端之前，需要進(jìn)行第一階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)；在數(shù)模轉(zhuǎn)換后的控制信號(hào)到達(dá)消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的輸入端之前，需要進(jìn)行第二階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)；在回采信號(hào)到達(dá)控制單元之前，需要進(jìn)行第三階段的零點(diǎn)校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法，其特征在于在步驟(4) 中，需要對(duì)每類(lèi)控制信號(hào)下的回采信號(hào)進(jìn)行多次采樣及誤差計(jì)算，并選取多次采樣所計(jì)算出的最大誤差值作為消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的在該類(lèi)控制信號(hào)下所對(duì)應(yīng)的誤差送入步驟(5)中進(jìn)行比較。
5.消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于其主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和控制單元組成，其中控制單元包括有控制信號(hào)輸出模塊、回采信號(hào)輸入模塊、誤差計(jì)算模塊、誤差判定模塊和結(jié)果輸出模塊；控制信號(hào)輸出模塊上設(shè)的控制信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸入端相連，消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的測(cè)試輸出端則經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與回采信號(hào)輸入模塊上設(shè)的回采信號(hào)輸入端相連；誤差計(jì)算模塊的2個(gè)輸入端分別連接控制信號(hào)輸出模塊和回采信號(hào)輸入模塊，誤差計(jì)算模塊的輸出端連接誤差判定模塊，誤差判定模塊與結(jié)果輸出模塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于還包括有零點(diǎn)校準(zhǔn)單元，該零點(diǎn)校準(zhǔn)單元包括第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊、第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊和第三校準(zhǔn)模塊；其中第一零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在控制信號(hào)輸出模塊的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入端之間；第二零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與消磁系統(tǒng)的待測(cè)硬件設(shè)備的輸入端相連；第三零點(diǎn)校準(zhǔn)模塊串接在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與回采信號(hào)輸入模塊的輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種消磁系統(tǒng)誤差分析測(cè)試方法及系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)消磁系統(tǒng)的磁強(qiáng)計(jì)、消磁電源和全套系統(tǒng)進(jìn)行常態(tài)誤差、靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差和瞬態(tài)誤差的測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中配合零點(diǎn)校準(zhǔn)算法以此測(cè)試消磁系統(tǒng)的精度，從而保證了整個(gè)船舶消磁系統(tǒng)的消磁精度，保證了船舶航行的高安全性。本發(fā)明具有測(cè)試精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、易于維護(hù)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102495388SQ201110437348
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者張向利, 李文俊, 鄭春強(qiáng) 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)