一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法，该信号转换同步装置分别与惯测装置、角振动台和上位机连接，信号转换同步装置用于将惯测装置的数字信号和角振动台的模拟信号进行转换同步处理后传输至上位机；信号转换同步装置包括：FPGA芯片、RC滤波电路、A/D信号转换芯片和寄存器，FPGA芯片分别与惯测装置、寄存器和上位机连接，RC滤波电路与角振动台连接，A/D信号转换芯片分别与RC滤波电路和寄存器连接。应用本发明专利技术的技术方案，能够解决现有技术中惯测装置输出信号与角振动台输出信号不同步且信号噪声高导致的惯测装置频率特性测试数据准确度低和可用性差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法
本专利技术涉及惯性测量
，尤其涉及一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法。
技术介绍
频率特性是指在交流电路中，当输入电压的频率发生变化时，负载阻抗也会发生变化，从而具备不同的幅相特性。惯测系统的频率特性在工程应用中是一个重点的考核项目。惯性测量装置(简称“惯测装置”)的输出信号根据要求不同主要分为模拟信号和数字信号两类，基准信号一般是角振动台输出的模拟信号，当被测的惯测装置输出信号为数字信号时，在上位机采集转换过程中就会出现两路信号不同步的问题，这是由上位机操作系统多线程的特性决定的。此外，常用惯测装置的频率特性测试方法会因为外接线缆与测试机板卡问题引入噪声，如图9所示。信号的不同步以及信号的噪声的引入都会对测装置的频率特性的测试结果造成影响，使结果数据不准确，可用性差，因此，保证角振动台的输出信号与惯测装置输出信号的同步性和降低信号噪声对频率特性测试有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法，能够解决现有技术中惯测装置输出信号与角振动台输出信号不同步且信号噪声高导致的惯测装置频率特性测试数据准确度低和可用性差的技术问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置，该信号转换同步装置分别与惯测装置、角振动台和上位机连接，信号转换同步装置用于将惯测装置的数字信号和角振动台的模拟信号进行转换同步处理后传输至上位机；信号转换同步装置包括：FPGA芯片、RC滤波电路、A/D信号转换芯片和寄存器，FPGA芯片分别与惯测装置、寄存器和上位机连接，FPGA芯片用于采集并监测惯测装置的数字信号，并且读取寄存器中的角振动台数字信号以与惯测装置的数字信号整合以形成重组数据包并传输至上位机；RC滤波电路与角振动台连接，RC滤波电路用于对角振动台输出的角振动台模拟信号进行滤波降噪处理以生成RC滤波后的角振动台模拟信号；A/D信号转换芯片分别与RC滤波电路和寄存器连接，A/D信号转换芯片用于将RC滤波后的角振动台模拟信号转换为角振动台数字信号并锁存至寄存器中。进一步地，信号转换同步装置还包括RS485/422输入接口、RS485/422输出接口和AnalogInput接口，FPGA芯片通过RS485/422输入接口采集惯测装置的数字信号并通过RS485/422输出接口向上位机输出重组数据包，角振动台输出的角振动台模拟信号通过AnalogInput接口传递至RC滤波电路。进一步地，信号转换同步装置还包括外壳体、主控电路板和接口电路板，FPGA芯片、RC滤波电路、A/D信号转换芯片和寄存器均设置于主控电路板上，RS485/422输入接口、RS485/422输出接口和AnalogInput接口均设置于接口电路板上，主控电路板与接口电路板之间电气连接，主控电路板和接口电路板分别与外壳体连接。进一步地，信号转换同步装置还包括触摸显示屏，触摸显示屏与外壳体连接，触摸显示屏用于信号转换同步装置的参数显示和调整。进一步地，信号转换同步装置还包括电源组件，电源组件用于为主控电路板、接口电路板和触摸显示屏供电。根据本专利技术的另一方面，提供了一种使用信号转换同步装置的信号转换同步方法，该信号转换同步装置为如上所述的用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置。进一步地，信号转换同步方法具体包括：FPGA芯片采集惯测装置的数字信号；FPGA芯片对惯测装置的数字信号进行实时监测，当监测到惯测装置的数字信号的“标志字段”时，FPGA芯片触发A/D信号转换芯片启动；角振动台输出的角振动台模拟信号经RC滤波电路进行滤波降噪处理后生成RC滤波后的角振动台模拟信号；A/D信号转换芯片将RC滤波后的角振动台模拟信号转换为角振动台数字信号并将角振动台数字信号锁存至寄存器中；FPGA芯片读取寄存器中的角振动台数字信号并将角振动台数字信号与惯测装置的数字信号进行整合形成重组数据包以完成信号的转换同步。进一步地，FPGA芯片将角振动台数字信号与惯测装置的数字信号进行整合具体包括：FPGA芯片将角振动台数字信号整合至惯测装置的数字信号的数据包的校验和后帧尾前。应用本专利技术的技术方案，提供了一种信号转换同步装置及使用其的信号转换同步方法，该信号转换同步装置独立于测试机，通过RC滤波电路对角振动台输出的角振动台模拟信号进行滤波降噪处理，采用A/D信号转换芯片将降噪处理后的角振动台模拟信号转换为角振动台数字信号，并通过FPGA芯片整合惯测装置的数字信号和角振动台数字信号形成重组数据包。本专利技术改进了惯测装置频率特性测试方法，有效降低了采集信号的噪声，进而提高了惯测装置频率特性测试数据准确度和可用性。与现有技术相比，本专利技术的技术方案能够解决现有技术中惯测装置输出信号与角振动台输出信号不同步且信号噪声高导致的惯测装置频率特性测试数据准确度低和可用性差的技术问题。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置的后面板接口结构示意图；图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置的前面板的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的RC滤波电路设计原理示意图；图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的内部转换5V电压电路示意图；图5示出了根据本专利技术的具体实施例提供的内部转换3.3V电压电路示意图；图6示出了根据本专利技术的具体实施例提供的使用信号转换同步装置的信号转换同步方法工作原理示意图；图7示出了根据本专利技术的具体实施例提供的20Hz采集结果图像；图8示出了根据本专利技术的具体实施例提供的80Hz采集结果图像；图9示出了现有技术中惯性测量装置的频率特性测试方法的测试结果。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置，其特征在于，所述信号转换同步装置分别与惯测装置、角振动台和上位机连接，所述信号转换同步装置用于将所述惯测装置的数字信号和所述角振动台的模拟信号进行转换同步处理后传输至所述上位机；所述信号转换同步装置包括：FPGA芯片、RC滤波电路、A/D信号转换芯片和寄存器，/n所述FPGA芯片分别与所述惯测装置、所述寄存器和所述上位机连接，所述FPGA芯片用于采集并监测所述惯测装置的数字信号，并且读取所述寄存器中的角振动台数字信号以与所述惯测装置的数字信号整合以形成重组数据包并传输至所述上位机；/n所述RC滤波电路与所述角振动台连接，所述RC滤波电路用于对所述角振动台输出的角振动台模拟信号进行滤波降噪处理以生成RC滤波后的角振动台模拟信号；/n所述A/D信号转换芯片分别与所述RC滤波电路和所述寄存器连接，所述A/D信号转换芯片用于将所述RC滤波后的角振动台模拟信号转换为所述角振动台数字信号并锁存至所述寄存器中。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于惯测装置频率特性测试的信号转换同步装置，其特征在于，所述信号转换同步装置分别与惯测装置、角振动台和上位机连接，所述信号转换同步装置用于将所述惯测装置的数字信号和所述角振动台的模拟信号进行转换同步处理后传输至所述上位机；所述信号转换同步装置包括：FPGA芯片、RC滤波电路、A/D信号转换芯片和寄存器，
所述FPGA芯片分别与所述惯测装置、所述寄存器和所述上位机连接，所述FPGA芯片用于采集并监测所述惯测装置的数字信号，并且读取所述寄存器中的角振动台数字信号以与所述惯测装置的数字信号整合以形成重组数据包并传输至所述上位机；
所述RC滤波电路与所述角振动台连接，所述RC滤波电路用于对所述角振动台输出的角振动台模拟信号进行滤波降噪处理以生成RC滤波后的角振动台模拟信号；
所述A/D信号转换芯片分别与所述RC滤波电路和所述寄存器连接，所述A/D信号转换芯片用于将所述RC滤波后的角振动台模拟信号转换为所述角振动台数字信号并锁存至所述寄存器中。


2.根据权利要求1所述的信号转换同步装置，其特征在于，所述信号转换同步装置还包括RS485/422输入接口、RS485/422输出接口和AnalogInput接口，所述FPGA芯片通过所述RS485/422输入接口采集所述惯测装置的数字信号并通过所述RS485/422输出接口向所述上位机输出所述重组数据包，所述角振动台输出的角振动台模拟信号通过所述AnalogInput接口传递至所述RC滤波电路。


3.根据权利要求2所述的信号转换同步装置，其特征在于，所述信号转换同步装置还包括外壳体、主控电路板和接口电路板，所述FPGA芯片、所述RC滤波电路、所述A/D信号转换芯片和所述寄存器均设置于所述主控电路板上，所述RS485/422输入接口、所述RS485/422输出接口和所述AnalogInput接口均...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑婷，季阳，邹思远，王琦，徐兴华，蒋荣，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11