一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法，包括：多个所述传感器模块分别安装在飞行器不同象限机组的特定位置上，保持安装角度固定；多个所述传感器模块接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，并输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据；不同数据经传感器模块数据处理后发出至无线接收器并转入数据采集计算机；数据采集计算机通过人工神经网络根据转入数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据；根据判据判断电磁阀相对空间位置，实现电磁阀极性测试。本发明专利技术使用的传感器模块具有智能化、实施方便，测试可靠性高优点，可作为现役运载型号姿控发动机极性的非接触式测试有效手段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法
本专利技术涉及极性测试
，具体地，涉及一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法，更为具体地，涉及一种姿控发动机极性智能测试系统，姿控发动机电磁阀、自锁阀等线圈阀门的极性智能测试系统。
技术介绍
现役航天运载武器卫星等各个领域姿控发动机系统由于快响应要求大量使用电磁阀、自锁阀等线圈类阀门产品，通过控制阀门的开关实现发动机的多次快速启动功能，电磁阀、自锁阀等产品直接影响到航天产品的可靠性甚至影响产品成败，该类阀门需要使用电缆进行连接，在生产制造过程有出现插错插反或者安装错误等风险，极性错误导致后果极其严重，因此需要可靠有效并简单方便的测试方法测试极性。传统的极性测试方法包括吹气法、手模耳听等方法，吹气法具有极高的可靠性，但操作复杂，需要对产品进行通气，无法适用产品所有时段，且部分型号由于安装导流筒，无法实施吹气法；手模耳听阀门的方法容易引起主观误判。近期出现比较多的极性测试方法主要是非接触式极性测试方法，通过测试电磁阀磁场，包括使用干璜管、霍尔传感器及应用其他磁传感器方法，这类测试方法有共同缺点包括：1)由于航天产品电磁阀表面一般包覆较厚的热控，实际安装空间很小，发动机数量多，测试传感器电缆绕线复杂，航天产品发动机位置较高等情况，造成安装不方便；2)由于安装位置局限，传感器无法测到弱磁场或者相邻电磁阀的强磁场环境下出现干扰，造成测试可靠性差；3)由于无法判断测试传感器安装的极性测试传感器和阀门极性同时错误的模式无法排除。本专利技术是利用三轴陀螺仪的各向异性特征，并且引入智能化处理数据方法。目前国内使用磁传感器极性测试方法主要是将磁传感器粘贴至电磁阀表面，测取磁场强度信号的方法，该类方法操作复杂，测试抗干扰能力差；专利文献CN108006313A(申请号：201711381858.7)公开了一种电磁阀动作极性检测系统，特别涉及一种基于衔铁位移的电磁阀动作极性检测系统及方法。包括磁三向传感器、微处理器系统及上位机系统；磁三向传感器固定于电磁阀外壁，用于接收电磁阀中衔铁的位移信息，并用于将衔铁的位移信息转化为XYZ三个方向的数字信号发送至微处理器系统；微处理器系统用于接收磁三向传感器发出的数字信号，并将数字信号转化为磁感应强度模拟信号后发送至上位机系统；上位机系统用于将接收到的磁感应强度模拟信号经过计算得到电磁阀中衔铁位移，为衔铁位移；K为计算系数；B为磁感应强度；并用于根据电磁阀中衔铁位移大小判断电磁阀是否动作。该申请虽然同样使用三轴陀螺仪，但仍然是粘贴至电磁阀表面测取电磁阀内衔铁运动行程。实际操作难度大，安装数量多，与本专利技术测试方法完全不同。专利文献CN109683043A(申请号：201811620981.4)公开了一种小型化无线极性检查仪和电磁阀极性测试系统。小型化无线极性检查仪包括：磁感应模块，当电磁阀闭合或打开时感应磁场变化，输出磁信号至数据采集模块；数据采集模块，接收磁信号并产生声信号，对声信号和磁信号进行处理并转换为数字声信号和磁信号，将数字信号输出至控制模块；控制模块，基于无线通讯协议对数字声信号和磁信号进行处理，获得数字声信号和磁信号的最大值和最小值，并输出至射频模块；射频模块，接收控制模块输出的信息，并传输至无线基站。由于通过声信号和磁信号来判断电磁阀极性是否正确。该专利使用磁场强度来判断极性，磁场强度大于一固定值的话判断阀门为开，可靠性、抗干扰性差，该方法仍然需要将传感器放在每个电磁阀表面进行测试，如18台分机的情况下，该专利技术需要18个传感器模块安装在电磁阀表面；本专利技术仅需要4～5个传感器，且安装在机组附近易于安装的位置，通过判断磁场信号源的方位及强度进行判断，判断方法为人工神经网络技术，智能判断，测试方法完全不同。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法。根据本专利技术提供的一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，包括：传感器模块1、无线接收器2和数据采集计算机3；多个所述传感器模块1分别安装在飞行器不同象限机组的预设特定位置上，保持安装角度固定；多个所述传感器模块1接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，并输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据；X轴、Y轴和Z轴的不同数据经所述传感器模块1数据处理后由射频芯片发出至无线接收器2，并由无线接收器2转入数据采集计算机3；数据采集计算机3通过人工神经网络根据转入数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据；根据判据判断未知姿控发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴、Z轴的空间位置相对已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴和Z轴的空间位置，实现电磁阀极性测试。优选地，所述传感器模块1包括：三轴陀螺仪4、数据调理电路5和电源模块6；所述三轴陀螺仪4连接所述数据调理电路5，由电源模块6供电至数据调理电路5和三轴陀螺仪4；每台所述传感器模块1编号与象限机组编号对应。优选地，所述三轴陀螺仪4具有各向异性，满足同时测定6个方向的位置和磁场。优选地，所述数据调理电路5具有数据处理和无线发射功能，将所述三轴陀螺仪4输出的X轴、Y轴、Z轴三向数据以一帧发出。优选地，所述电源模块6具有稳压功能并实现省电管理。优选地，所述数据采集计算机3按照通讯协议解析无线传输数据，并使用人工神经网络进行数据特征的反复计算，计算各姿态发动机电磁阀产生的各个信号在不同安装位置的特征量，作为测试依据。根据本专利技术提供的一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试方法，包括：传感器模块1、无线接收器2和数据采集计算机3；步骤M1：将多个所述传感器模块1分别安装在飞行器不同象限机组的特定位置上，保持安装角度固定；步骤M2：多个所述传感器模块1接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，并输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据；步骤M3：X轴、Y轴和Z轴的不同数据经所述传感器模块1数据处理后由射频芯片发出至无线接收器2，并由无线接收器2转入数据采集计算机3；步骤M4：数据采集计算机3通过人工神经网络根据转入数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据；步骤M5：根据判据判断未知姿控发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴、Z轴的空间位置相对已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴和Z轴的空间位置，实现电磁阀极性测试。优选地，所述传感器模块1包括：三轴陀螺仪4、数据调理电路5和电源模块6；所述三轴陀螺仪4连接所述数据调理电路5，由电源模块6供电至数据调理电路5和三轴陀螺仪4；每台所述传感器模块1编号与象限机组编号对应。优选地，所述三轴陀螺仪4具有各向异性，满足同时测定6个方向的位置和磁场；所述数据调理电路5具有数据处理和无线发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，包括：传感器模块(1)、无线接收器(2)和数据采集计算机(3)；/n多个所述传感器模块(1)分别安装在飞行器不同象限机组的预设特定位置上，保持安装角度固定；/n多个所述传感器模块(1)接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，并输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据；/nX轴、Y轴和Z轴的不同数据经所述传感器模块(1)数据处理后由射频芯片发出至无线接收器(2)，并由无线接收器(2)转入数据采集计算机(3)；/n数据采集计算机(3)通过人工神经网络根据转入数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据；/n根据判据判断未知姿控发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴、Z轴的空间位置相对已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴和Z轴的空间位置，实现电磁阀极性测试。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，包括：传感器模块(1)、无线接收器(2)和数据采集计算机(3)；
多个所述传感器模块(1)分别安装在飞行器不同象限机组的预设特定位置上，保持安装角度固定；
多个所述传感器模块(1)接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，并输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据；
X轴、Y轴和Z轴的不同数据经所述传感器模块(1)数据处理后由射频芯片发出至无线接收器(2)，并由无线接收器(2)转入数据采集计算机(3)；
数据采集计算机(3)通过人工神经网络根据转入数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据；
根据判据判断未知姿控发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴、Z轴的空间位置相对已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度传感器输出的X轴、Y轴和Z轴的空间位置，实现电磁阀极性测试。


2.根据权利要求1所述的基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，所述传感器模块(1)包括：三轴陀螺仪(4)、数据调理电路(5)和电源模块(6)；
所述三轴陀螺仪(4)连接所述数据调理电路(5)，由电源模块(6)供电至数据调理电路(5)和三轴陀螺仪(4)；
每台所述传感器模块(1)编号与象限机组编号对应。


3.根据权利要求2所述的基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，所述三轴陀螺仪(4)具有各向异性，满足同时测定6个方向的位置和磁场。


4.根据权利要求2所述的基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，所述数据调理电路(5)具有数据处理和无线发射功能，将所述三轴陀螺仪(4)输出的X轴、Y轴、Z轴三向数据以一帧发出。


5.根据权利要求2所述的基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，所述电源模块(6)具有稳压功能并实现省电管理。


6.根据权利要求1所述的基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统，其特征在于，所述数据采集计算机(3)按照通讯协议解析无线传输数据，并使用人工神经网络进行数据特征的反复计算，计算各姿态发动机电磁阀产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立峰，赵恒斌，杨忆湄，刘传，韩冲，杨明磊，王汉平，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31