一種基于可編程drc的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，用于陀螺加速度計、轉(zhuǎn)臺用軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測試，屬于軸角轉(zhuǎn)換測試領(lǐng)域。同時可用于生成任意值的旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機(jī)信號的發(fā)生，為測試系統(tǒng)提供信號源。一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)包括控制箱、正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字－旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路、第一測試電纜、被測系統(tǒng)、第二測試電纜和測試工控機(jī)。本發(fā)明可產(chǎn)生高精度頻率幅值可調(diào)正弦波信號；可產(chǎn)生頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號；可產(chǎn)生任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號；具有設(shè)計靈活、工作可靠、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，用于加速度計、轉(zhuǎn)臺用軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測試，同時可用于生成任意值的旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機(jī)信號的發(fā)生，為測試系統(tǒng)提供信號源，屬于軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著慣性技術(shù)的不斷發(fā)展，陀螺加速度計、轉(zhuǎn)臺等慣性系統(tǒng)的精度不斷提高。慣性系統(tǒng)的高精度要求其軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)向高精度、體積小、集成度高、專用性強(qiáng)等方向發(fā)展。
[0003]在陀螺加速度計、轉(zhuǎn)臺等慣性系統(tǒng)中，軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是非常重要的組成部分，以陀螺加速度計為例，陀螺加速度計輸出形式為外環(huán)軸轉(zhuǎn)動角度，軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換為脈沖形式輸出。因此軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換精度直接反映了陀螺加速度計精度。
[0004]現(xiàn)有的軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測試，基本依靠通用儀器進(jìn)行組合后，對軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行測試，測試組成復(fù)雜，操作繁瑣，通用儀器資源浪費(fèi)嚴(yán)重，同時測試精度無法得到保證。
[0005]現(xiàn)階段還缺乏對其進(jìn)行功能精度測試的有效手段。因此，亟需發(fā)明一種用于軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效的測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)?？删幊藾RC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)中的正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生高精度意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號，為軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供有效測試手段，解決軸角轉(zhuǎn)換系統(tǒng)測試精度低的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，包括控制箱、正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路、第一測試電纜、被測系統(tǒng)、第二測試電纜和測試工控機(jī)；
[0008]控制箱為正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路提供電源及向正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路發(fā)出上下電控制指令，同時控制箱調(diào)整數(shù)字邏輯時鐘電路(3)的信號發(fā)生頻率。
[0009]正弦波信號發(fā)生電路接收控制箱上下電控制指令，產(chǎn)生頻率、幅值可調(diào)、低失真度的正弦波，送至DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路。
[0010]數(shù)字邏輯時鐘電路接收控制箱上下電控制指令，生成頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號，送至DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路。
[0011]DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路接收控制箱上下電控制指令，根據(jù)控制箱的上下電指令接收數(shù)字邏輯時鐘電路生成頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號，對將收到的正弦波信號發(fā)生電路生成的正弦波信號進(jìn)行時鐘控制，產(chǎn)生任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號，經(jīng)第一測試電纜送至被測系統(tǒng)。[0012]被測系統(tǒng)接收第一測試電纜傳來的任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號和正弦波信號 發(fā)生電路生成的正弦波信號，將任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號轉(zhuǎn)換為任意頻率的正負(fù)通道 脈沖信號，經(jīng)第一測試電纜送至控制箱，再經(jīng)第二測試電纜送至測試工控機(jī)。
[0013]測試工控機(jī)包括高精度脈沖采集計數(shù)卡和測試計算模塊，高精度脈沖采集計數(shù)卡 接收第二測試電纜傳來的任意頻率的正負(fù)通道脈沖信號，進(jìn)行定時計數(shù)、定數(shù)計時采集，產(chǎn) 生定時、定數(shù)觸發(fā)信號送至測試計算模塊進(jìn)行精度測試和高精度脈沖采集計數(shù)卡的定時、 定數(shù)數(shù)據(jù)存儲。
[0014]正弦波信號發(fā)生電路具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移的特點(diǎn)，頻率漂移 范圍為o?50ppm/°C。
[0015]正弦波信號發(fā)生電路具有低失真度的特點(diǎn)，失真度控制在0?1%范圍。
[0016]正弦波信號發(fā)生電路具有0. 001Hz?1MHz的頻率輸出范圍，工作變化周期寬。
[0017]數(shù)字邏輯時鐘電路包含高精度恒溫晶振時鐘源、分頻器和可逆計數(shù)器。高精度恒 溫晶振時鐘源的頻率為8. 192MHz,高精度恒溫晶振時鐘源的頻率準(zhǔn)確度為1 X 10_8，高精度 恒溫晶振時鐘源通過分頻器和可逆計數(shù)器生成頻率可變的64KHz?8. 192MHz高精度數(shù)字 邏輯時鐘信號。
[0018]DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路包括高精度DRC芯片HDRC16，HDRC16具有16位 可編程特點(diǎn)的數(shù)據(jù)總線，HDRC16具有sin和cos的遙測輸出以保證轉(zhuǎn)換輸出信號的精度。
[0019]DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路的角度分辨率至少為0.33'，精度至少為1'、跟 蹤速度至少為500Hz，電氣角速度的精度為4. 6X 10_14。
[0020]測試工控機(jī)中的高精度脈沖采集計數(shù)卡的脈沖采集精度優(yōu)于1 X 10'
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：
[0022](1)本發(fā)明所使用的正弦波信號發(fā)生電路，具有設(shè)計參數(shù)可調(diào)、精度高、小型化、高 度集成化、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。相對于傳統(tǒng)測試系統(tǒng)采用通用的函數(shù)信號放生儀器，省去了一 臺通用儀器，只用了小型的信號發(fā)生電路，便達(dá)到了系統(tǒng)對信號源精度要求。
[0023](2)本發(fā)明所使用的數(shù)字邏輯時鐘電路。采用高精度恒溫晶振作為信號源，相對于 傳統(tǒng)時鐘電路，具有頻率可調(diào)，方向可逆的特點(diǎn)。
[0024](3)本發(fā)明所使用DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路，采用高度集成的高精度DRC芯 片HDRC16，其具有16位數(shù)據(jù)總線，具有可編程特點(diǎn)。相對于傳統(tǒng)的基于脈沖調(diào)寬型閉環(huán)鑒 幅測角的數(shù)字函數(shù)發(fā)生器包含有大量的高次諧波影響后級的輸出電路輸出，電路規(guī)模大的 缺點(diǎn)，DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路可編程、規(guī)模小、高度集成、高可靠，可產(chǎn)生純凈的與 參考電壓同相或反相的基波電壓輸出。
[0025](4)本發(fā)明使用的配套的脈沖采集計數(shù)卡和配套的測試軟件，配合測試系統(tǒng)而設(shè) 計，配合控制箱操作，可實(shí)現(xiàn)操作簡單、方便的測試工作?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)方框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明正弦波信號發(fā)生電路原理圖；
[0028]圖3為本發(fā)明數(shù)字邏輯時鐘和DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】系統(tǒng)【具體實(shí)施方式】。圖1為一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)方框圖，包括控制箱、正弦波信號發(fā)生電路、數(shù)字邏輯時鐘電路、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路、第一測試電纜、第二測試電纜和測試工控機(jī)組成。控制箱為系統(tǒng)提供電源及控制加電順序和調(diào)整信號發(fā)生頻率。正弦波信號發(fā)生電路用于產(chǎn)生頻率幅值可調(diào)的參考正弦波信號。數(shù)字邏輯時鐘電路利用高精度恒溫晶振作為基準(zhǔn)源，通過分頻器和可逆計數(shù)器生成頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號。DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路采用可編程DRC芯片利用正弦波參考信號和數(shù)字邏輯時鐘信號，產(chǎn)生任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號。測試電纜用于連接控制箱和被測系統(tǒng)及測試工控機(jī)。測試工控機(jī)采用配套的脈沖采集計數(shù)卡和測試軟件，完成對被測系統(tǒng)的信號采集和參數(shù)計算。
[0030]圖2為正弦波信號發(fā)生電路原理圖。電容C21—端接正電源M12+，另一端接電源地；電容C22 —端接電源地，另一端接負(fù)電壓M12-;電容C23正端接正電源M12+，負(fù)端端接電源地；電容C24正端接電源地，負(fù)端接負(fù)電壓M12-;電阻Rll —端接負(fù)電壓M12-，另一端接變阻器R12的3腳，R12的2腳接N9集成電路ICL8038的I腳，R12的I腳接正電源M12+ ；電阻R13的一端接正電源M12+，另一端接變阻器R14的I腳，R14的2腳接N9的12腳，R14的3腳接負(fù)電源M12- ;二極管Vl的正端接正電源M12+，負(fù)端接變阻器R7的2腳，R7的I腳接電阻R5的一端，R7的3腳接電阻R6的一端，R5的另一端接N9的4腳，R6的另一端接N9的5腳；變阻器R9的I腳接正電源M12+，2腳接N9的8腳，3腳接電阻RlO的一端，RlO的另一端接負(fù)電壓M12-;電容C17的一端接N9的8腳，另一端接負(fù)電源M12-;電阻R8的一端接正電源M12+，另一端接N9的9腳；電容C18的一端接負(fù)電源M12-，另一端接N9的10腳；N9的6腳接正電源M12+，11腳接負(fù)電源M12-，2腳接集成電路NlO的3腳；R15的一端接電源地，另一端接NlO的2腳；變阻器R16的1、2腳接NlO的2腳，3腳接NlO的6腳；電容C19的一端接NlO的7腳，另一端接電源地；電容C20的一端接NlO的4腳，另一端接電源地；N10的4腳接負(fù)電源M12-，7腳接正電源M12+。調(diào)整R12、R14的阻值可調(diào)整正弦波的失真度。調(diào)整R9的的阻值可調(diào)節(jié)正弦波的頻率。調(diào)整R16的阻值，可調(diào)節(jié)正弦波幅值。
[0031]圖3為數(shù)字邏輯時鐘和DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路原理圖。N3集成電路74HC393的I腳接高精度恒溫晶振的時鐘信號，信號頻率為8.192MHz，通過分頻在3、4、5、
6、11、10、9、8 腳分別產(chǎn)生 4.096MHz,2.048ΜΗζ、1.024ΜΗζ、512ΚΗζ、256ΚΗζ、128ΚΗζ、64ΚΗζ、32ΚΗζ不同頻率的時鐘信號，并通過控制箱前面板上的波段開關(guān)選擇一路作為Ν5、Ν6、Ν7、Ν8的CP時鐘信號輸入；Ν3的14腳接正電源VCC，2、12、7腳接信號地。N5、N6、N7、N8各自的14腳接CP信號，各自的15、1、10、9、4、8、5腳接信號地，各自的5腳接FX信號，各自的16、11腳接電源VCC ；N5的13腳接N6的4腳；N6的13腳接N7的4腳；N7的13腳接N8的4腳；N5的3、2、6、7腳分別接N4的14、13、12、11腳；N6的3、2、6、7腳分別接N4的10、9、
8、7腳；N7的3、2、6、7腳分別接N4的6、5、4、3腳；N8的3、2腳分別接N4的2、I腳；N4的15、16腳接信號地，21、25腳作為COS信號輸出，22、26腳作為SIN信號輸出，23、30腳接正電源M12+，24,29腳接負(fù)電源M12-，27、28、34腳接電源地，31、32、33腳接電源VCC, 35腳接NlO的6腳；電容C7的正端接正電源M12+，負(fù)端接電源地；電容C8 —端接正電源M12+，另一端接電源地；電容C9正端接電源地，負(fù)端接負(fù)電源M12-;電容ClO的一端接電源地，另一端接負(fù)電源M12-。[0032]某一路時鐘信號CP送至N5、N6、N7、N8各自的14腳時鐘輸入端，N5、N6、N7、N8各自的3、2、6、7腳生成16位的數(shù)字代碼，送至N4的16位數(shù)據(jù)總線，作為數(shù)字一旋變HDRC16的輸入信號，則HDRC16的22、21腳輸出兩路4000±0.lHz、2±0.2Vrms (正弦波)的調(diào)幅信號，幅值分別為P Θ的正余弦關(guān)系，由于HDRC采用的是16位輸入，當(dāng)Q1Q2…Q15從全O到全I(xiàn)時，對應(yīng)電氣角從0°變到360°，最低位改變一位相當(dāng)變化角度0.66'，HDRC的精度為2'。晶振輸出直接作為CP信號，則角度變化一周的時間T1為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:包括控制箱(1)、正弦波信號發(fā)生電路(2)、數(shù)字邏輯時鐘電路(3)、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4)、第一測試電纜(5 )、被測系統(tǒng)(6 )、第二測試電纜(7 )和測試工控機(jī)(8 ); 控制箱(1)為正弦波信號發(fā)生電路(2 )、數(shù)字邏輯時鐘電路(3 )、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4)提供電源及向正弦波信號發(fā)生電路(2)、數(shù)字邏輯時鐘電路(3)、DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4 )發(fā)出上下電控制指令，同時控制箱(1)調(diào)整數(shù)字邏輯時鐘電路(3 )的信號發(fā)生頻率； 正弦波信號發(fā)生電路(2)接收控制箱(1)上下電控制指令，產(chǎn)生頻率、幅值可調(diào)、低失真度的正弦波，送至DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4)； 數(shù)字邏輯時鐘電路(3)接收控制箱(1)上下電控制指令，生成頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號，送至DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4)； DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路(4)接收控制箱(1)上下電控制指令，根據(jù)控制箱(1)的上下電指令接收數(shù)字邏輯時鐘電路(3)生成頻率可變的數(shù)字邏輯時鐘信號，對將收到的正弦波信號發(fā)生電路(2)生成的正弦波信號進(jìn)行時鐘控制，產(chǎn)生任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號，經(jīng)第一測試電纜(5)送至被測系統(tǒng)(6)； 被測系統(tǒng)(6)接收第一測試電纜(5)傳來的任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號和正弦波信號發(fā)生電路(2)生成的正弦波信號，將任意值旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦信號轉(zhuǎn)換為任意頻率的正負(fù)通道脈沖信號，經(jīng)第一測試電纜(5)送至控制箱(1)，再經(jīng)第二測試電纜(7)送至測試工控機(jī)(8)； 測試工控機(jī)(8)包括高精度脈沖采集計數(shù)卡和測試計算模塊，高精度脈沖采集計數(shù)卡接收第二測試電纜(7)傳來的任意頻率的正負(fù)通道脈沖信號，進(jìn)行定時計數(shù)、定數(shù)計時采集，產(chǎn)生定時、定數(shù)觸發(fā)信 號送至測試計算模塊進(jìn)行精度測試和高精度脈沖采集計數(shù)卡的定時、定數(shù)數(shù)據(jù)存儲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:正弦波信號發(fā)生電路具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移的特點(diǎn)，頻率漂移范圍為O~50ppm/°C ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:正弦波信號發(fā)生電路具有低失真度的特點(diǎn)，失真度控制在O~1%范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:正弦波信號發(fā)生電路具有0.0OlHz~IMHz的頻率輸出范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)字邏輯時鐘電路包含高精度恒溫晶振時鐘源、分頻器和可逆計數(shù)器，高精度恒溫晶振時鐘源的頻率為8.192MHz，高精度恒溫晶振時鐘源的頻率準(zhǔn)確度為I X 10_8，高精度恒溫晶振時鐘源通過分頻器和可逆計數(shù)器生成頻率可變的64KHz~8.192MHz高精度數(shù)字邏輯時鐘信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路包括高精度DRC芯片HDRC16，HDRC16具有16位可編程特點(diǎn)的數(shù)據(jù)總線，HDRC16具有sin和cos的遙測輸出以保證轉(zhuǎn)換輸出信號的精度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一 種 基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:DRC數(shù)字一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換電路的角度分辨率至少為0.33'，精度至少為1'、跟蹤速度至少為500Hz，電氣角速度的精度為4.6X 10_14。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可編程DRC的軸角轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)，其特征在于:測試工控機(jī)中的高精度脈沖 采集計數(shù)卡的脈沖采集精度至少為1X 10_7。
【文檔編號】H03K3/02GK103884370SQ201410114569
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】孫鵬飛, 嚴(yán)小軍, 趙曉萍, 岳輝, 章麗蕾, 李慶溥 申請人:北京航天控制儀器研究所