[发明专利]高精度人影高炮方位角检测方法及可变多圈电位器

说明书

本发明涉及人工影响天气高炮火箭地面作业监测及传感与自动控制技术领域，提供了一种高精度人影高炮方位角检测方法及可变多圈电位器。解决关机方位角记忆问题、机械回差问题。主要方案包括通过设置碳膜电阻槽，且为渐变螺旋曲线，螺旋渐变曲线半径随旋转角度线性增加，电位器旋转到α时，设为I₀为电流，v_α电位器旋转到α角度的电压。提出并采用“二分插值法”，快速高效计算方位角，提出“智能回差修正法”解决机械回差引起的误差，进一步提高方位角检测精度。

技术领域

本发明涉及人工影响天气高炮火箭地面作业监测及传感与自动控制技术领域，提供了一种高精度人影高炮方位角检测方法及可变多圈电位器。

背景技术

根据人们的意愿，通过人工干预，使某些局地天气现象朝有利于人们预定目的的方向转化，以克服或减轻恶劣天气引发的灾害，这种改造自然的科学技术措施称人工影响天气，简称人影。

随着社会发展和科学技术的进步，人工影响天气中的高炮打雨和打冰雹(以下简称人影作业)的科学有效性越来越受到人们的关注，人影作业信息收集及管理是人工影响天气业务工作的一项日常工作，快捷方便的作业信息收集可大大提高工作效率，让管理部门及时获取作业一线的实时信息，为作业指挥和作业效益评估提供基础数据，解决多年来指挥、作业、评估相互脱节的技术难题。

现有文献：

1.一种风力发电机叶轮方位角的测量装置及其测量方法CN112855468A，文中的装置和方法测量角度还需要一个位移传感器；一种多圈精密电位器CN204360863U，宽幅电位器CN103489554A，二文献方法和装置结构复杂，需要三维空间，即需要三维坐标才能定量计算，文中只有定性的介绍，没有定量算法，特别是在使用中，电位器转轴随着转动会上下移动，对被测物体连接要求较高，空间增加，也增加体积，应用范围受限(针对高炮方位角检测明显不适用)。360度旋转的电位器CN204189544U，需要两个电位器，也未给出具体算法。

2.CN102589351A采用双联多圈电位器检测高炮方位角：一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置及其检测方法研制的装置可以实时检测37高炮作业起止时间、炮弹发射数量及方位和仰角，实现人影作业数据自动收集，该传感器安装安装在高炮方向机底盖上的底座，底座上设置有底座孔，该底座孔内安装有力传递装置，对于人影37高炮，高炮方位旋转1圈，方向机转轮需转动12圈，盖孔内的连接轴同样转动12圈，即高炮炮管转动一圈，电位器要旋转12圈，电位器输出不一一对应，采集器断电后方向机若旋转超过一圈再开机(炮管旋转超过30°)，就无法确定高炮炮口方位角，在实际应用中，要求开机前必须将高炮方位调整到指定位置，给使用带来不便。

现有技术N203772138U一种高炮方位角位移检测器：通过机械减速箱对双联电位器的转动速度进行调整，对于人影37高炮，高炮方位旋转1圈，方向机转轮需转动12圈，盖孔内的连接轴同样转动12圈，将机械减速箱的转动比设置为12，使高炮方位的旋转角度与电位器的旋转角度完全同步。更简单的说，高炮方位旋转一圈，电位器也刚好旋转一圈。高炮方位角位移检测器断电后，经任意旋转，再开机后，电位器同样保持了断电前相同的阻值，不会因为断电而影响测量的精度。该装置中的方位传感器结构复杂，体积大，成本高，安装不方便，存在机械回差，数据检测精度不够高，需要两个信号调理电路，电路变得复杂。这两种方案组合研制的装置，存在以下问题：

一、需要两个电位器和两路信号调理电路；

二、机械齿轮传动存在回差问题。(回差的含义是，传动装置在单向传动过程中，当输入轴开始反向后，到输出轴跟随反向时，因为存在机械间隙，传感器会发生小幅度的转动但是高炮是不会转动的。输出轴在转角上采用可变多圈电位器可以直接检测方向机旋转角度，避开了12圈的变速使回差减少到1/12，采用智能判断方向机转动方向，根据转动方向判断是否回转，若回转则扣除实测回差误差。)

文献中的方法：工艺复杂，加工制造困难，体积大质量重，成本高，抗震性差，无角度计算算法，检测精度低。