CN111580033B - 一种动态校准过程中相位差的校准方法 - Google Patents

一种动态校准过程中相位差的校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，属于计量校准领域。本发明实现方法为：信号发生器产生的频率和电压控制驱动标准信号激励源；进行信号发生器的与标准测量***与被校测量***的连接；进行信号发生器的设定；进行标准测量***与被校测量***的信号采集与处理，进行幅值灵敏度和相位差的测算，实现动态校准过程中相频特性的校准。本发明根据动态校准需求和校准工况，选择信号发生器通道数及对应信号发生器与标准测量***、被校测量***的连接方式，实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式，所述实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式具有三种方式，具有可选方式多，便于实现的优点。

Description

一种动态校准过程中相位差的校准方法
技术领域
本发明涉及一种动态校准过程中对相位差的校准方法,属于计量校准领域。
背景技术
动态校准与静态校准相比,得到的校准结果更接近实际测试状况，因此目前对传感器的动态校准需求越来越多。比如在采用正弦信号作为激励源进行动态校准时，需要校准被校传感器的幅频特性和相频特性。当被校传感器有其自己独立的采集与处理***，在进行幅频特性校准时，可以采用直接比对标准信号与被校传感器输出信号的有效值或峰值得到，但对于相频特性，由于两个采集***之间相互独立，二者之间无法进行相频特性校准。
发明内容
本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法要解决的技术问题是:当被校传感器有其自己独立的采集与处理***时，实现动态校准过程中相频特性的校准。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，采用信号发生器实现动态校准过程中的相位差校准。
本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，包括如下步骤：
步骤一：信号发生器产生一定频率的电压信号驱动标准信号激励源。
步骤二：根据动态校准需求和校准工况，选取对应信号发生器；根据信号发生器通道数及对应信号发生器与标准测量***、被校测量***的连接方式，实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式，包括三种工作方式，根据动态校准需求和校准工况在三种工作方式中任选一种实现对应信号发生、激励、数据采集与处理。
方式一：当采用单通道信号发生器时，其输出信号通过多通接头，一路输给步骤一驱动标准信号激励源，一路输给标准信号的数据采集与处理***，一路输给被校传感器的数据采集与处理***。
当采用双通道信号发生器时，存在下述两种工作方式：方式二：将信号发生器的一个通道输出信号送给驱动标准信号激励源的同时送给标准信号的数据采集与处理***，另一通道输出信号送给被校传感器的数据采集与处理***；方式三：采用将信号发生器的一个通道输出信号送给驱动标准信号激励源，另一通道输出信号送给标准信号的数据采集与处理***的同时送给被校传感器的数据采集与处理***。
步骤三：设定信号发生器的输出频率、相位和输出电压。
对应方式一：采用单通道信号发生器时，输出的频率和输出电压依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定，其中信号发生器输出电压的最大值不应超出标准信号数据采集***与被校传感器数据采集***允许输入的最大电压值。
对应方式二：采用双通道信号发生器时，首先保证通道一与通道二的输出频率相同，相位差设为零。通道一输出信号送给驱动标准信号激励源的同时送给标准信号的数据采集与处理***时，其输出的频率和输出电压依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定，其中信号发生器输出电压的最大值不应超出标准信号数据采集***允许输入的最大电压值。通道二的输出电压按被校传感器的数据采集与处理***需求大小设定。
对应方式三：采用双通道信号发生器时，首先保证通道一与通道二的输出频率相同，相位差设为零。通道一输出信号仅送给驱动标准信号激励源时，其输出的频率和输出电压幅值依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定。通道二的输出电压按标准信号的数据采集和处理***和被校传感器的数据采集与处理***需求大小设定。
步骤四：启动标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，用标准信号的数据采集与处理***采集标准信号和信号发生器的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到标准信号的幅值A和标准信号与信号发生器信号的相角差
Figure GDA0003552872510000023
用被校传感器数据采集与处理***采集被校传感器的输出信号和信号发生器的输输出信号，对采集到的信号进行处理，得到被校传感器输出的幅值V和被校传感器输出信号与信号发生器输出信号的相角差
Figure GDA0003552872510000024
步骤五：根据步骤四测试数据校准幅值灵敏度和相位差，即实现动态校准过程中相频特性的校准。
作为优选，步骤五中校准幅值灵敏度和相位差，通过公式(1)、(2)计算校准。
被校传感器的幅值灵敏度
Figure GDA0003552872510000021
被校传感器的相位差
Figure GDA0003552872510000022
有益效果：
1、本发明公开了一种动态校准过程中相位差的校准方法，信号发生器产生一定频率的电压控制驱动标准信号激励源，可以采用单通道信号发生器，也可以采用双通道信号发生器来进行校准，按照步骤二进行信号发生器的与标准测量***与被校测量***的连接，按照步骤三进行信号发生器的设定，按照步骤四进行标准测量***与被校测量***的信号采集与处理，按照步骤五进行幅值灵敏度和相位差的计算，实现动态校准过程中相频特性的校准。上述方法解决了当被校传感器有其自己独立的采集与处理***时无法进行相频特性校准的难题。
2、本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，根据动态校准需求和校准工况，选择信号发生器通道数及对应信号发生器与标准测量***、被校测量***的连接方式，实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式，所述实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式有三种方式，具有可选方式多，便于实现的优点。
附图说明
图1为本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准***框图，其中，图1(a)为对应方式一校准***框图；图1(b)为对应方式二校准***框图；图1(c)为对应方式三校准***框图；
图2为本发明公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法流程图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：陀螺动态校准为例。
如图1(a)、2所示，本实施例公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，具体实现步骤如下：
步骤一：选用一单通道信号发生器产生的频率和电压来控制驱动标准信号激励源。
步骤二：输出信号通过多通接头，一路输给步骤一驱动标准信号激励源，一路输给标准信号的数据采集与处理***，一路输给被校传感器的数据采集与处理***。
步骤三：设定信号发生器通道一输出频率f1、相位α1和输出电压v1，频率f1根据校准需要设定，v1的大小根据激励源输出角速度大小设定，相位α1设为0.v1不得大于标准信号数据采集***与被校传感器数据采集***允许输入的最大电压值10V。
步骤四：启动标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，用标准信号的数据采集与处理***采集标准信号和信号发生器的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到标准信号的幅值A和标准信号与信号发生器信号的相角差
Figure GDA0003552872510000031
用被校传感器数据采集与处理***采集被校传感器的输出信号和信号发生器的输输出信号，对采集到的信号进行处理，得到被校传感器输出的幅值V和被校传感器输出信号与信号发生器输出信号的相角差
Figure GDA0003552872510000032
测量结果如下表1所示。
表1某型陀螺动态测试结果
Figure GDA0003552872510000041
步骤五：根据标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***分别处理得到的结果，代入公式(1)和(2)计算出陀螺的幅值灵敏度和相位差，并将得到的结果填入表1中。
实施例2：陀螺动态校准为例。
如图1(b)、2所示，本实施例公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，具体实现步骤如下：
步骤一：选用一双通道信号发生器产生的频率和电压来控制驱动标准信号激励源。
步骤二：通道一输出信号分别送给标准信号数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，通道二输出信号仅送给驱动标准信号激励源。
步骤三：设定信号发生器通道一输出频率f1、相位α1和输出电压v1和通道二输出频率f2、相位α2和输出电压v2。其中f2＝f1，α2＝α1，v1的大小根据激励源输出角速度大小设定，并注意v1不得大于标准信号数据采集***允许输入的最大电压值10V。输出电压v2可以独立设定，设定值尽量接近被校传感器的输出信号幅值，以使其数据采集***具有最佳的测量准确度。设定v2＝2V。
步骤四：启动标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，用标准信号的数据采集与处理***采集标准信号和信号发生器通道一的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到标准信号的幅值A和标准信号与信号发生器信号的相角差
Figure GDA0003552872510000042
用被校传感器数据采集与处理***采集被校传感器的输出信号和信号发生器的通道二输出信号，对采集到的信号进行处理，得到被校传感器输出的幅值V和被校传感器输出信号与信号发生器输出信号的相角差
Figure GDA0003552872510000043
测量结果如下表2所示。
表2某型陀螺动态测试结果
Figure GDA0003552872510000051
步骤五：根据标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***分别处理得到的结果，代入公式(1)和(2)计算出陀螺的幅值灵敏度和相位差将得到的结果填入表2中。
实施例3：陀螺动态校准为例。
如图1(c)、2所示，本实施例公开的一种动态校准过程中相位差的校准方法，具体实现步骤如下：
步骤一：选用一双通道信号发生器产生的频率和电压来控制驱动标准信号激励源。
步骤二：通道一输出信号送给被校传感器数据采集与处理***，通道二输出信号送给驱动标准信号激励源的同时送给标准信号的数据采集与处理***。
步骤三：设定信号发生器通道一输出频率f1、相位α1和输出电压v1和通道二输出频率f2、相位α2和输出电压v2。其中f2＝f1，α2＝α1，v1的大小根据激励源输出角速度大小设定。输出电压v2可以独立设定，设定值依据被校传感器的输出信号幅值以及标准测量***输出信号幅值选定一个最佳值，以使两个数据采集***具有最佳的测量准确度。设定v2＝2V。
步骤四：启动标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，用标准信号的数据采集与处理***采集标准信号和信号发生器通道二的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到标准信号的幅值A和标准信号与信号发生器信号的相角差
Figure GDA0003552872510000052
用被校传感器数据采集与处理***采集被校传感器的输出信号和信号发生器的通道二输出信号，对采集到的信号进行处理，得到被校传感器输出的幅值V和被校传感器输出信号与信号发生器输出信号的相角差
Figure GDA0003552872510000053
测量结果如下表3所示。
表3某型陀螺动态测试结果
Figure GDA0003552872510000061
步骤五：根据标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***分别处理得到的结果，代入公式(1)和(2)计算出陀螺的幅值灵敏度和相位差，将得到的结果填入表3中。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种动态校准过程中相位差的校准方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：信号发生器产生一定频率的电压信号控制标准信号激励源；
步骤二：根据动态校准需求和校准工况，选取对应信号发生器；根据信号发生器通道数及对应信号发生器与标准测量***、被校测量***的连接方式，实现对应信号发生、激励、数据采集与处理方式，包括三种工作方式：方式一：当采用单通道信号发生器时，其输出信号通过多通接头，一路输给步骤一驱动标准信号激励源，一路输给标准信号的数据采集与处理***，一路输给被校传感器的数据采集与处理***；
当采用双通道信号发生器时，存在下述两种工作方式：方式二：将信号发生器的一个通道输出信号分别送给标准信号数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，另一通道输出信号送给驱动标准信号激励源；方式三：采用将信号发生器的一个通道输出信号送给被校传感器数据采集与处理***，另一通道输出信号送给驱动标准信号激励源的同时送给标准信号的数据采集与处理***；根据动态校准需求和校准工况在三种工作方式中任选一种，实现对应信号发生、激励、数据采集与处理；
步骤三：设定信号发生器的输出频率、相位和输出电压；
步骤四：启动标准信号的数据采集与处理***和被校传感器数据采集与处理***，用标准信号的数据采集与处理***采集标准信号和信号发生器的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到标准信号的幅值A和标准信号与信号发生器信号的相角差
Figure FDA0003572939230000011
用被校传感器数据采集与处理***采集被校传感器的输出信号和信号发生器的输出信号，对采集到的信号进行处理，得到被校传感器输出的幅值V和被校传感器输出信号与信号发生器输出信号的相角差
Figure FDA0003572939230000012
步骤五：根据步骤四测试数据校准幅值灵敏度和相位差，即实现动态校准过程中相频特性的校准。
2.如权利要求1所述的一种动态校准过程中相位差的校准方法，其特征在于：步骤三实现方法为，
对应方式一：采用单通道信号发生器时，输出的频率和输出电压依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定，其中信号发生器输出电压的最大值不应超出标准信号数据采集***与被校传感器数据采集***允许输入的最大电压值；
对应方式二：采用双通道信号发生器时，首先保证通道一与通道二的输出频率相同，相位差设为零；通道一输出信号仅送给驱动标准信号激励源时，其输出的频率和输出电压幅值依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定；通道二的输出电压按标准信号的数据采集和处理***和被校传感器的数据采集与处理***需求大小设定；
对应方式三：采用双通道信号发生器时，首先保证通道一与通道二的输出频率相同，相位差设为零；通道一输出信号送给驱动标准信号激励源的同时送给标准信号的数据采集与处理***时，其输出的频率和输出电压依据标准信号激励源需产生的激励大小进行设定，其中信号发生器输出电压的最大值不应超出标准信号数据采集***允许输入的最大电压值。
3.如权利要求1或2所述的一种动态校准过程中相位差的校准方法，其特征在于：步骤五中校准幅值灵敏度和相位差，通过公式(1)、(2)计算校准；
被校传感器的幅值灵敏度
Figure FDA0003572939230000021
被校传感器的相位差
Figure FDA0003572939230000022
。
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