[實(shí)用新型]用于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821857983.0
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN209028441U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀惠農(nóng);邱宏亮;黃連生;李雅發(fā);鮑菲琴
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江埃特斯力試驗(yàn)設(shè)備有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 閻忠華

本實(shí)用新型公開了一種用于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器，包括PC機(jī)和若干個(gè)控制器，每個(gè)控制器均包括加速度信號輸入電路、控制信號輸出電路、位移信號輸入電路、FPGA模塊、處理器DSP模塊、W5300百兆網(wǎng)絡(luò)接口和ARM嵌入式模塊；FPGA模塊分別與加速度信號輸入電路、控制信號輸出電路、位移信號輸入電路、ARM嵌入式模塊和處理器DSP模塊電連接，ARM嵌入式模塊分別與處理器DSP模塊和W5300百兆網(wǎng)絡(luò)接口，每個(gè)控制器的ARM嵌入式模塊均與PC機(jī)電連接。本實(shí)用新型具有測量精度高，誤差小，校準(zhǔn)頻率范圍寬的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種測量精度高，誤差小，校準(zhǔn)頻率范圍寬，可大幅度提升控制與校準(zhǔn)裝置的運(yùn)算能力的用于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器。

背景技術(shù)

目前的傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)絕大部分是以20Hz-2000Hz的頻率范圍進(jìn)行校準(zhǔn)的，該頻率范圍實(shí)現(xiàn)了大部分加速度傳感器的校準(zhǔn)功能，且該系統(tǒng)目前在國外或者是國內(nèi)市場均已比較成熟，但還有一類低頻慣性傳感器，如采用MEMS可變電容式、壓阻式的低頻加速度傳感器，由于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)技術(shù)局限，校準(zhǔn)時(shí)間較久等問題，基本上生產(chǎn)此類傳感器的廠家只對傳感器20Hz以上的傳感器靈敏度、頻率響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，無法提供低頻的傳感器性能指標(biāo)。

在低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)中，控制器具有核心地位。在校準(zhǔn)過程中，當(dāng)振動頻率很小的時(shí)候，加速度傳感器無法滿足振動測量，反之，位移傳感器可以很好地滿足測量需求。當(dāng)振動頻率變高之后，位移傳感器無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量，而加速度傳感器又變得有優(yōu)勢。因此在低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器中如何選擇合適的傳感器，以及在不同頻率選擇何種傳感器和不同傳感器切換成為研究的難點(diǎn)。

已有的控制器通過USB與PC機(jī)通訊，該通訊方式只能實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與控制器有限距離的控制，使得PC機(jī)與控制器在空間上的分布關(guān)系受到很大的局限性，且一臺PC機(jī)只能與一臺控制器進(jìn)行通信。

已有的低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)控制器采用單處理器，導(dǎo)致運(yùn)算能力有限，運(yùn)算速度慢，精度低，導(dǎo)致在模擬校準(zhǔn)振動環(huán)境時(shí)與真實(shí)的校準(zhǔn)振動環(huán)境相差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)控制器采用單一傳感器作為輸入信號，在某些振動范圍內(nèi)傳感器無法工作在線性狀態(tài)，傳統(tǒng)控制器運(yùn)算能力差的不足，提供了一種測量精度高，誤差小，校準(zhǔn)頻率范圍寬，可大幅度提升控制與校準(zhǔn)裝置的運(yùn)算能力的用于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種用于低頻慣性傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的控制器，包括PC機(jī)和若干個(gè)控制器，每個(gè)控制器均包括加速度信號輸入電路、控制信號輸出電路、位移信號輸入電路、FPGA模塊、處理器DSP模塊、W5300百兆網(wǎng)絡(luò)接口和ARM嵌入式模塊；FPGA模塊分別與加速度信號輸入電路、控制信號輸出電路、位移信號輸入電路、ARM嵌入式模塊和處理器DSP模塊電連接，ARM嵌入式模塊分別與處理器DSP模塊和W5300百兆網(wǎng)絡(luò)接口，每個(gè)控制器的ARM嵌入式模塊均與PC機(jī)電連接。

本實(shí)用新型的一臺PC機(jī)與多個(gè)控制器在同一局域網(wǎng)(LAN)中，通過W5300接口與PC機(jī)通信，可以完成長距離通信的要求并通過一臺PC機(jī)同時(shí)與多個(gè)控制器交互，既實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的控制，減小了在空間分布上的局限性，又實(shí)現(xiàn)一對多的控制。對于任一臺控制器，按照PC機(jī)設(shè)定的工作方式獨(dú)立工作，并保持與PC機(jī)的通訊。

對任一臺控制器，其加速度信號輸入電路和位移信號輸入電路將傳感器采集到的模擬信號傳輸?shù)娇刂破鲀?nèi)部，經(jīng)過調(diào)理電路對信號進(jìn)行調(diào)理，濾波、量程變換、耦合方式切換、差分與單端等處理。調(diào)理后的模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號再經(jīng)FPGA模塊傳輸?shù)綌?shù)字處理器DSP中。FPGA將控制信號從控制器的輸出端輸出。