[发明专利]一种位移或角度测量的光栅数据采集系统

说明书

本发明涉及位移与角度测量系统，特别涉及一种位移或角度测量的光栅数据采集系统。所述的系统包括CPU、FPGA和通道切换单元，具有采集和自测试两种模式，通过通道切换单元进行两种模式的切换；在采集模式下：待采集位移或角度信号通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析；在自测试模式下：FPGA中的光栅信号产生控制器依据CPU指令产生测试光栅信号，通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析，CPU根据解析结果和指令内容判断系统是否工作正常。提供了一种元器件数量少、可靠性高的具有自检测功能的位移或角度测量的光栅数据采集系统。

技术领域

本发明涉及位移与角度测量系统，特别涉及一种位移或角度测量的光栅数据采集系统。

背景技术

位移和角度等参数的准确测量对于保证飞机安全性具有重要意义，在航空领域，光栅编码器是比较常用的位移和角度传感器。但是，复杂机载电磁环境往往会对系统造成影响，且光栅数据以电压信号通过线缆传输时，非常容易受到高频信号的干扰，导致采集结果错误。因此，机载位移和角度测量系统需要满足高测试覆盖率和强抗干扰能力的要求。

目前，常用的提高系统测试覆盖率的方法是设计专用测试设备，通过测试设备产生激励，测试系统是否工作正常，但是，制作专用测试设备往往费用昂贵，且只能在地面进行离线测试；常用的增强系统抗干扰能力的方法是增加模拟滤波电路，但是，增加模拟滤波电路需要增加一定数量的模拟元器件，而降低系统的可靠性，同时，模拟器件容易受到温度等环境因素的影响而发生参数漂移。因此，如何在不明显增加元器件数量的情况下，设计一种可以在线自测试，且具有高抗干扰能力的光栅数据采集系统具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供了一种结构简单，可靠性高，且具有在线自检测功能的用于位移和角度测量的光栅数据采集系统；且在不增加模拟滤波电路的情况下，提高光栅数据采集的抗干扰能力。

本发明的技术方案：一种位移或角度测量的光栅数据采集系统，其特征为：所述的系统包括CPU、FPGA和通道切换单元，具有采集和自测试两种模式，通过通道切换单元进行两种模式间的切换；

在采集模式下：待采集位移或角度信号通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析；

在自测试模式下：FPGA中的光栅信号产生控制器依据CPU指令产生测试光栅信号，通过通道切换单元输入至FPGA中的光栅信号采集控制器进行解析，CPU根据指令内容和解析结果判断系统是否工作正常。

优选地，在光栅信号采集控制器解析之前，设计了数字滤波电路。该设计可以在不明显增加元器件数量的情况下，增强系统抗干扰能力，并且其滤波参数可配置。

优选地，所述的光栅数据采集系统特别适用于航空领域。该设计能够满足机载系统高测试覆盖率和强抗干扰能力的要求，提高系统的可靠性。

优选地，FPGA中的光栅信号采集控制器和光栅信号产生控制器通过状态机实现。使用状态机实现对光栅信号的解析，可以有效解决光栅信号不正交等问题，提高系统的可靠性。

本发明的有益效果：利用机载设备已有的FPGA资源，通过数字电路设计了光栅信号产生控制器、数字滤波电路和光栅信号采集控制器，在不明显增加元器件数量的情况下，实现了系统的在线自测试，提高了系统的测试覆盖率和抗干扰能力，增强了系统的可靠性。

附图说明

图1为一种位移或角度测量的光栅数据采集系统原理框图。

图2为光栅信号产生控制器状态转移图。

图3为光栅信号采集控制器状态转移图。

具体实施方式