[發明專利]一種測試導電滑環信號傳輸性能的方法

有效

• 申請號: 201110360874.4
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102520267A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王磊;趙辛;高曉文;張超;陳杏藩;舒曉武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及導電滑環信號測試的方法，尤其是設計一種測試導電滑環信號傳輸性能的方法。

背景技術

導電滑環是實現兩個相對轉動機構間電信號及電功率傳遞的精密機電裝置，又稱集電環、旋轉電氣接口。此類裝置在工業自動化、醫療器械和國防航空等領域有著廣泛應用。

導電滑環主要由滑環和刷絲兩個主要部分組成，兩者接觸方式有點接觸式和面接觸式。導電滑環的接觸電阻直接會影響信號傳輸的效果。一般接觸電阻越小越好。影響接觸電阻大小的因素除了接觸部分的材料，接觸面的接觸形式外，還包括刷絲對滑環的壓力。壓力越大接觸電阻越小，但是壓力的增大有一定的限度，如果超過限度會增加摩擦力矩，使接觸部分磨損很大。導電滑環一般采用轉數作為其壽命衡量指標，導電滑環最高使用壽命約為幾千萬轉，如果應用在高速旋轉場合，壽命也是有限的。導電滑環的特性要求對其性能定期檢測，以保證實際使用中導電滑環可靠。

導電滑環的主要參數包括外形尺寸、靜態接觸電阻、動態接觸電阻、絕緣電阻、抗電強度及摩擦力矩等。這些參數除了在生產制造過程中對各項進行系統測試外，實際使用中一般則是通過測試接觸電阻簡單判斷導電滑環的工作性能，測試結果無法根據應用系統對導電滑環信號傳輸性能提供直接的評價。

發明內容

針對目前現場環境下導電滑環信號傳輸性能的檢測方法的不完善，本發明的目的在于提供一種測試導電滑環信號傳輸性能的方法，使用一個誤碼率測試盒連接導電滑環兩端，在選定的通訊接口和波特率下，測試導電滑環通道信號傳輸的靜止和動態誤碼率，作為測試導電滑環信號傳輸性能的方法。

發明原理：

作為導電滑環的主要參數，接觸電阻、絕緣電阻、抗干擾強度及摩擦力矩均會影響信號傳輸的效果。應用環境中導電滑環性能可等效為信號傳輸、完整性等問題。最簡單的方法可通過誤碼率評價。本發明使用一個誤碼率測試盒連接導電滑環兩端，在選定的通訊接口和波特率下，測試導電滑環通道信號傳輸的靜止和動態誤碼率，作為測試導電滑環信號傳輸性能的方法。

誤碼率與導電滑環的工作模式有關，即與導電滑環上通訊的電平協議及波特率有關。不同電平協議的通信能力和應用環境有較大差異，如TTL電平和CMOS電平適用的傳輸距離不同。如果要求長距離傳輸則適宜選擇RS422或RS485等電平協議。在應用系統傳輸距離固定的條件下，簡單根據一種通訊協議的誤碼率判定導電滑環是否滿足要求也是不夠完善的。誤碼率與系統的波特率有關，波特率越快，越容易產生誤碼。總之，誤碼率的評價需要綜合考慮導電滑環工作模式，以提供滿足實際應用要求的工作范圍。

導電滑環在靜止和轉動時接觸電阻表現不同，同樣需要在測試導電滑環信號傳輸性能時加以考慮。轉動時，導電滑環接觸電阻會隨刷絲和滑環間的壓力變化或磨損而變化，一般在一定范圍內變化，如果接觸電阻變化過大，會影響信號傳輸。相應誤碼率測試也包含兩個方面：靜態誤碼率BER1和動態誤碼率BER2。導電滑環靜止時，發送端在t秒內以波特率v₀發送n個遞增數，接收端接收并計算出m個誤碼，導電滑環的靜態誤碼率BER1即：

BER1=m/n/t×100%|_v=vo

當導電滑環連續轉動時，發送端在t秒內以波特率v₀發送n個遞增數，接收端接收并計算出m個誤碼，動態誤碼率BER2為：

BER2=m/n/t×100%|_v=vo

依次更換測試滑環通道，測得相應電平協議和波特率下的靜態誤碼率和動態誤碼率，得到導電滑環誤碼率的二維數據表，確定導電滑環在特定應用條件下信號傳輸性能如何。

誤碼率測試盒即通過發送一系列特征數據，特征數據可以為遞增數，或偽隨機數，通過接受這些數據，與發送數據比較，判斷是否為誤碼。

本發明所采用的技術方案的步驟如下：

1）將誤碼率測試盒的發送端、接收端分別與導電滑環同一通道的發送端導電滑環端口和接收端導電滑環端口相連，誤碼率測試盒的第一選擇開關根據使用環境選擇相應的電平協議，誤碼率測試盒的第二選擇開關選擇相應的波特率；

2）導電滑環在發送端相對轉動體、接收端相對轉動體相對靜止時，開啟誤碼率測試盒，測得靜態誤碼率；

3）導電滑環在發送端相對轉動體相對接收端相對轉動體以1°/s速率連續轉動時，開啟誤碼率測試盒，測得動態誤碼率；

4）重復步驟1）~3），對導電滑環的每一個通道進行測試，測得每個通道的靜態誤碼率和動態誤碼率；