本实用新型涉及一种检测技术，特别涉及一种消磁系统误差分析测试系统。
背景技术：
当船舶长期在海上航行时，由于地磁场的磁化作用，会使船舶带有一定量的磁场，带有磁场的船舶会对陀螺仪的工作精度产生不良影响，进而影响船舶的航行安全，因此，有必要在船舶上安装消磁系统来抵消和消除自身的磁场。消磁系统的精度控制精度则决定了船舶自身磁场是否能够消除，而消磁系统的精度取决于消磁系统误差分析测试系统的精度和控制方法。通过消磁系统误差分析测试系统定时的矫正船舶消磁系统的控制误差，确保船舶消磁系统的性能。
技术实现要素：
本实用新型是针对获取准确的消磁系统误差的问题，提出了一种消磁系统误差分析测试系统，采用改进的电流采集单元，能同时满足不同输出电流规格的消磁系统，采用误差标定，提高了整个系统的误差测量精度，降低了系统时延。
本实用新型的技术方案为：一种消磁系统误差分析测试系统，包括信号调理单元、控制器单元、电流采集单元、直流电源模块和电流采集箱信号转换模块；电流采集单元包括传感器驱动模块和电流传感器；
控制器单元通过第一信号调理单元发出电流控制信号，电流控制信号通过第二信号调理单元重新输入控制器单元，控制器单元回采获得实时电流控制信号；电流控制信号经过电流标定口输出与电流采集单元的电流传感器相连，电流传感器输出信号通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转换模块，电流采集箱信号转换模块输出回采电流信号通过第三信号调理单元传输至控制器单元，此电流控制信号和回采电流信号构成测试系统标定误差；
电流控制信号经过电流信号口与待测设备的电流输入端相连，待测设备电流输出端与电流采集单元的电流传感器相连，电流传感器输出信号通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转换模块，电流采集箱信号转换模块输出回采电流信号通过第三信号调理单元传输至控制器单元，消磁控制器将待测设备的磁信号通过以太网传输至控制器单元，此电流控制信号和回采电流信号构成整个消磁系统测试系统误差；
直流电源模块将交流220v转化为传感器驱动模块的工作电压，给传感器驱动模块供电，传感器驱动模块给电流传感器驱动信号；交流220v经过电源适配器给控制器单元供电。
所述控制器单元发出电流控制信号包括常值控制信号、阶跃控制信号、阶梯控制信号和正弦控制信号。
所述电流采集箱信号转换模块为去除噪声干扰带信号滤波算法的滤波器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型消磁系统误差分析测试系统，精度高，误差测试系统增加了电流标定口，在对消磁系统误差测试之前，通过标定口测得误差测试系统自身的误差，当测得整个系统的误差后，去除误差测试系统自身的误差后便获得消磁系统的误差，有效消除了整个系统的零偏误差，同时在回采电流信号处理上增加了信号滤波算法，消除回采电流的噪声干扰，提高了消磁系统的测试精度；实时性强：通过增加电流标定口，测得误差测试系统自身误差的同时，也测得了自身的工作时延，当整个系统工作的误差及时延测得后，去除自身的时延，便得到消磁系统的工作时延；通用性好，改进的电流采集单元能同时满足不同输出电流规格的消磁系统，当使用同一种误差测试系统对不同规格消磁系统进行误差测量时，不需要改变硬件设置即可工作。
附图说明
图1为本实用新型消磁系统误差分析测试系统结构示意图。
具体实施方式
船舶消磁系统的精度一部分取决于消磁算法的准确度，一部分取决于消磁系统硬件设备的误差，消磁算法的准确度可以通过程序修改进行改善，消磁系统的硬件误差可以通过消磁误差分析系统及方法进行测量，在获得这些误差后，可以通过误差分析算法来弥补这一误差，从而提高消磁系统的精度，进而保证船舶的航行安全。
一种消磁系统误差分析测试系统，其主要由信号调理单元、控制器单元、电流采集单元、直流电源模块和电流采集箱信号转换模块组成。其中电流采集单元包括传感器驱动模块和电流传感器。控制器单元通过第一信号调理单元发出电流控制信号，电流控制信号通过第二信号调理单元重新输入控制器单元，控制器单元回采获得实时电流控制信号；电流控制信号既经过电流信号口与待测设备的电流输入端相连，又经过电流标定口输出与电流采集单元的电流传感器相连；待测设备电流输出端也与电流采集单元的电流传感器相连，传感器驱动模块分别与电流采集箱信号转换模块、电流传感器和直流电源模块相连，电流传感器输出信号通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转换模块，电流采集箱信号转换模块将回采电流信号通过第三信号调理单元传输至控制器单元，直流电源模块将交流220v转化为传感器驱动模块的工作电压，给传感器驱动模块供电；交流220v经过电源适配器给控制器单元供电，消磁控制器将待测设备的磁信号通过以太网传输至控制器单元，图1为消磁误差分析系统测试时的结构示意图。
测试系统有两种工作模式，一种是标定模式，一种是测试模式。在标定模式时，是为了标定这个测试系统自身的误差，用标定电缆连接电流标定口与电流采集单元，标定电流通过电流标定口输出一个标准的电流信号，通过标定程序获取测试系统自身的误差。在测试模式时，用测试电缆连接电流信号口与被测设备，同时去除标定电缆，通过测试程序获取被测设备的误差，在计算被测设备的误差时需扣除测试设备的自身误差，才是真实被测设备的误差。
上述消磁系统误差分析测试系统所实现的消磁系统误差分析测试方法，包括误差分析测试系统误差标定测试步骤和消磁系统误差分析测试步骤：
误差分析测试系统误差标定测试具体过程如下：
步骤1：所述控制器单元通过第一信号调理单元从da0输出电流控制信号，该电流控制信号经过第二信号调理单元从ad0回采至控制器单元，获得实时电流控制信号，通过控制da0口输出信号，可使电流控制信号单元输出多种电流信号，包括常值控制信号、阶跃控制信号、阶梯控制信号和正弦控制信号；
步骤2：电流控制信号经过电流标定口传输至电流采集单元的电流传感器中，传感器驱动模块将电流传感器采集到的回采电流信号传输至电流采集箱信号转换模块，直流电源模块将交流220v转化为传感器驱动模块的工作电压，给传感器驱动模块供电，传感器驱动模块给电流传感器驱动信号；
步骤3：回采电流信号在电流采集箱信号转换模块中经过滤波器的信号滤波算法去除电流信号中的噪声干扰，经过第三信号调理单元将回采电流信号传输至控制器单元ad1,控制器单元对比ad0中回采的电流控制信号和ad1中的回采电流信号，得到误差分析测试系统自身的误差及工作时延，误差包括常态误差、瞬态误差、静态误差和动态误差，通过该测量方法还可以测得误差分析测试系统的零偏误差。这里所述的常态误差即零偏误差，在给定信号输出为0时，回采信号ad1与ad0的固定误差。所述的瞬态误差是在给定信号为一个阶跃信号时，回采信号ad1和ad0之间的误差。所述的静态误差是在给定信号输出一个0到满值变化的阶梯波，在回采信号稳定后，ad1与ad0的固定误差。所述的动态误差是给信号为一个固定频率的正弦信号，回采信号ad1和ad0之间的误差。这些误差为测试系统本身的误差，在测试实际设备时需将测试仪自身的误差扣除，才是被测设备的真实误差。
消磁系统误差分析测试步骤具体过程如下：
步骤1：所述控制器单元通过第一信号调理单元从da0输出电流控制信号，该电流控制信号经过第二信号调理单元从ad0回采至控制器单元，获得实时电流控制信号，根据测试要求和流程分别电流控制信号给出常值控制信号用于测定被测设备的常态误差，给出阶跃控制信号用于测定被测设备的瞬态误差，给出阶梯控制信号用于测定被测设备的静态误差，给出正弦控制信号用于测定被测设备的动态误差。
步骤2：根据测试要求分别将不同类型的电流控制信号经过电流信号口传输至消磁系统电流输入端，消磁系统中磁信号转换模块将电流控制信号转化为磁信号并通过磁强计模块接收；
步骤3：磁强计模块将接收到磁信号大小传输至消磁控制器，消磁控制器将值通过以太网传输至控制器单元，控制器单元接收到磁信号的大小值，经过计算后获得消磁系统所需电流控制值；
步骤4：消磁控制器将消磁系统所需电流控制值通过can总线传输至消磁系统电源，由消磁系统电源分配电流值，同时将can总线与误差测试仪的can口相连，误差测试仪可通过can总线数据监视消磁控制器的输出，也可模拟消磁控制器的输出来测试消磁系统电源；
步骤5：电流传感器接收到消磁系统电源分配的电流值，通过消磁测试软件配置电流采集单元电流导线穿芯匝数，根据电流传感器系数和电流导线穿芯匝数可计算出电流采集单元的比例系数，电流采集单元接收到配置的电流导线穿芯匝数自动改变穿芯回路，以满足配置的穿芯匝数要求。将输入的消磁系统电源电流转化为定值回采电流信号值，通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转化模块，测试软件采集到回采电流信号，乘上电流采集单元的比例系数即获得实际电流值；
传感器驱动模块线圈固定输入输出电流线圈匝数比，通过不同输入输出电流比例系数，将不同规格消磁系统电源电流转化为标准电流回采信号。
步骤6：回采电流信号值在电流采集箱信号转换模块中经过滤波器的信号滤波算法，去除电流中噪声干扰，并通过信号调理单元将回采电流值输入至ad1中；
步骤7：通过比较ad0回采的电流控制信号和ad1中的定值回采电流信号值，获得整个消磁系统和误差分析测试系统总的误差和时延，误差包括常态误差、瞬态误差、静态误差和动态误差；
步骤8：将步骤7中所得的误差和时延去除误差分析测试系统误差标定测试步骤中获得的误差值和时延，便得到被测设备的误差值和时延。当得到的误差值和时延未超过误差范围时，即判定该消磁系统的待测硬件设备在该类误差条件下测试合格；当计算出的误差和时延超过误差范围时，即判定该消磁系统的待测硬件设备在该类误差条件下测试不合格。
由于消磁电源是通过电力电子器件进行pwm调制获取的电流信号，故电源输出电流中含有大量的噪声和干扰，若直接采集误差较大，需进行合理的滤波，滤除回采电流信号的噪声，才能准确的获得被测设备的特性。由于增加了滤波环节，必然会噪声电流信号的滞后，故在标定环节中将整个测试系统的误差和滞后全部标定出来，从而去除了测试系统本身的误差和时延。这个也是误差标定测试步骤3也要进行滤波的原因。滤波环节就是要滤除消磁系统电源输出的电流信号中噪声，更好的计算被测设备的误差。
1.一种消磁系统误差分析测试系统，其特征在于，包括信号调理单元、控制器单元、电流采集单元、直流电源模块和电流采集箱信号转换模块；电流采集单元包括传感器驱动模块和电流传感器；
控制器单元通过第一信号调理单元发出电流控制信号，电流控制信号通过第二信号调理单元重新输入控制器单元，控制器单元回采获得实时电流控制信号；
电流控制信号经过电流标定口输出与电流采集单元的电流传感器相连，电流传感器输出信号通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转换模块，电流采集箱信号转换模块输出回采电流信号通过第三信号调理单元传输至控制器单元，此电流控制信号和回采电流信号构成测试系统标定误差；
电流控制信号经过电流信号口与待测设备的电流输入端相连，待测设备电流输出端与电流采集单元的电流传感器相连，电流传感器输出信号通过传感器驱动模块传输至电流采集箱信号转换模块，电流采集箱信号转换模块输出回采电流信号通过第三信号调理单元传输至控制器单元，消磁控制器将待测设备的磁信号通过以太网传输至控制器单元，此电流控制信号和回采电流信号构成整个消磁系统测试系统误差；
直流电源模块将交流220v转化为传感器驱动模块的工作电压，给传感器驱动模块供电，传感器驱动模块给电流传感器驱动信号；交流220v经过电源适配器给控制器单元供电。
2.根据权利要求1所述消磁系统误差分析测试系统，其特征在于，所述控制器单元发出电流控制信号包括常值控制信号、阶跃控制信号、阶梯控制信号和正弦控制信号。
3.根据权利要求1或2所述消磁系统误差分析测试系统，其特征在于，所述电流采集箱信号转换模块为去除噪声干扰带信号滤波算法的滤波器。
技术总结