一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，包括：磁铁、柔性磁致伸缩传感器和信号综合处理模块；磁铁安装于目标舵轴的法兰上，随目标舵轴转动；柔性磁致伸缩传感器的柔性波导线通过弧形导槽固定在目标舵轴的法兰上；柔性磁致伸缩传感器，用于实时检测磁铁的位移量，并将磁铁的位移量发送至信号综合处理模块；信号综合处理模块，用于基于磁铁的位移量，结合磁铁的转动半径，输出目标舵轴对应的舵角信息。该系统可以实现直接对舵角进行测量，并提高舵角测量精度。并提高舵角测量精度。并提高舵角测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统


[0001]本专利技术涉及舰船操纵控制
，更具体的说是涉及一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统。

技术介绍

[0002]舵角一般指舰船的舵叶或舵轴的转角，舵角测量范围一般≤
±
40
°
，舵角测量是操舵闭环控制系统的重要一环，随着部队对舰船操舵控制系统精度要求日益增加，进而对舵角测量方法也提出了更高要求，已有的舵角测量方法的测量位置一般位于舵机液压缸上，通过磁致伸缩传感器或机械连杆等方式测量液压缸活塞直线行程，再将活塞直线行程转换为舵角，上述测量方法测量点均为舵机液压缸，非直接测量舵轴或舵叶转角，而且舵角与液压缸活塞行程非绝对线性相关。
[0003]磁致伸缩传感器，通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁铁的绝对位置来测量被检测物体的实际位移值，凭借其高稳定性、高精度，在众多测控领域得到广泛的应用，根据其波导线的物理形态，分为刚性与柔性两种类型。
[0004]舵角测量装置安装时，不可避免引入机械安装误差，影响舵角测量装置的测量精度，如果通过安装位置机械调整误差，一方面在舰船上难以施工，另一方面难以达到所需精度要求，而一键式舵角校零与一键式舵角校幅，通过信号综合处理模块自动计算处理，可有效降低施工难度并保障舵角测量精度。
[0005]因此，如何直接对舵角进行测量，并提高舵角测量范围和测量精度，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术提供一种至少解决上述部分技术问题的基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，包括：磁铁、柔性磁致伸缩传感器和信号综合处理模块；
[0009]所述磁铁安装于目标舵轴的法兰上，随所述目标舵轴转动；
[0010]所述柔性磁致伸缩传感器的柔性波导线通过弧形导槽固定在所述目标舵轴的法兰上；
[0011]所述柔性磁致伸缩传感器，用于实时检测磁铁的位移量，并将所述磁铁的位移量发送至所述信号综合处理模块；
[0012]所述信号综合处理模块，用于基于所述磁铁的位移量，结合所述磁铁的转动半径，输出所述目标舵轴对应的舵角信息。
[0013]进一步地，所述磁铁的运行轨迹与所述柔性波导线的布置轨迹一致。
[0014]进一步地，所述弧形导槽的曲率半径与所述磁铁的转动半径一致。
[0015]进一步地，所述磁铁为永磁铁。
[0016]进一步地，还包括指令发送模块；
[0017]所述指令发送模块，用于在零位与幅位时，向所述信号综合处理模块发送一键校零指令或一键校幅指令，并分别计算所述柔性波导线的当前位移与预设零位和预设幅位的偏差量，实现一键校零和一键校幅。
[0018]进一步地，所述信号综合处理模块包括实时采集单元、指令采集单元、综合处理单元和信号输出单元；
[0019]所述实时采集单元，用于接收所述柔性磁致伸缩传感器检测到的所述磁铁的位移量；
[0020]所述指令采集单元，用于接收所述一键校零指令和一键校幅指令；
[0021]所述综合处理单元，用于根据所述一键校零指令和一键校幅指令，基于所述柔性波导线的当前位移与预设零位和预设幅位的偏差量，计算零位偏差值和幅值偏差比；并基于所述零位偏差值和幅值偏差比，结合所述磁铁的实时位移量，计算所述目标舵轴对应的实时舵角信息；
[0022]所述信号输出单元，用于输出所述目标舵轴对应的舵角信息。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，具有如下有益效果：
[0024]1、本专利技术可以用于直接对舵角进行测量，提高了舵角测量精度。
[0025]2、本专利技术通过柔性磁致伸缩传感器，实现了对舵轴的非接触式测量，进一步提高了舵角测量精度。
[0026]3、本专利技术中不涉及非线性关系转换，计算过程更为简单。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]图1附图为本专利技术提供的基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统的硬件结构示意图。
[0029]图2附图为本专利技术提供的弧形导槽结构示意图。
[0030]图3附图为本专利技术提供的基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统原理示意图。
[0031]图4附图为本专利技术提供的信号综合处理模块框架示意图。
具体实施方式
[0032]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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0033]本专利技术实施例公开了一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，包括：磁铁、
柔性磁致伸缩传感器和信号综合处理模块；其中：
[0034]参见图1所示，目标舵轴2固定在舵轴连杆1上；磁铁5安装于目标舵轴2的法兰3上，且该磁铁5随目标舵轴2转动；基于此，可以将舵轴物理转角量转换为磁铁的弧型位移物理量；柔性磁致伸缩传感器4的柔性波导线通过弧形导槽6固定在目标舵轴2的法兰3上，该柔性磁致伸缩传感器4不随目标舵轴2转动；柔性磁致伸缩传感器4用于实时检测磁铁5的位移量，并将磁铁5的弧形位移量转换为位移电信号后发送至信号综合处理模块；信号综合处理模块用于基于磁铁的位移量，结合磁铁的转动半径，输出目标舵轴2对应的舵角信息。
[0035]本专利技术实施例中，磁铁的运行轨迹与柔性波导线的布置轨迹一致；基于此，可以提高柔性磁致伸缩传感器4对磁铁5的弧形位移量的检测精度；磁铁与波导线一致，会提高测量精度，如果不一致，会出现较大误差甚至错误。
[0036]本专利技术实施例中，磁铁的材质为永磁铁，且磁铁的尺寸、极性布置和磁强度符合柔性磁致伸缩传感器的需求；具体为，磁铁长方向尺寸需覆盖波导线直径，可以避免被消磁；且磁铁的磁强决定了磁铁与柔性波导线之间的有效距离。
[0037]参见图2所示，本专利技术实施例中，弧形导槽6可以引导、容纳、固定柔性磁致伸缩传感器的柔性波导线；具体地，弧形导槽6用于规划柔性波导线7的路径，该柔性波导线7可根据外力改变波导线形状；弧形导槽6垂直目标舵轴的轴线安装，且弧形导槽6的圆心在目标舵轴的轴线上；弧形导槽6的曲率半径与磁铁5的转动半径一致，保证磁致伸缩传感器测量的角位移就是舵轴位移。基于此，磁铁5转动时的弧形轨迹与柔性波导线7的弧形布置重合；从而，信号综合处理模块可以根据磁铁的位移量ΔY以及结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，其特征在于，包括：磁铁、柔性磁致伸缩传感器和信号综合处理模块；所述磁铁安装于目标舵轴的法兰上，随所述目标舵轴转动；所述柔性磁致伸缩传感器的柔性波导线通过弧形导槽固定在所述目标舵轴的法兰上；所述柔性磁致伸缩传感器，用于实时检测磁铁的位移量，并将所述磁铁的位移量发送至所述信号综合处理模块；所述信号综合处理模块，用于基于所述磁铁的位移量，结合所述磁铁的转动半径，输出所述目标舵轴对应的舵角信息。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，其特征在于，所述磁铁的运行轨迹与所述柔性波导线的布置轨迹一致。3.根据权利要求1所述的一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，其特征在于，所述弧形导槽的曲率半径与所述磁铁的转动半径一致。4.根据权利要求1所述的一种基于柔性磁致伸缩传感器的舵角测量系统，其特征在于，所述磁铁为永磁铁。5.根据权利要求1所述的一种基于柔性磁致伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永安，李雪璞，胡军华，毛旭耀，张炜，周宝林，王柳，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所九江分部，
类型：发明
国别省市：