採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法
2023-04-30 21:06:01 2
專利名稱：採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法
技術領域：
本發明是一種數位訊號檢測方法，可用於位移傳感器脈衝寬度測量，以及數位訊號狀態測量。
背景技術：
航天發動機中常採用調節器內置的位移傳感器進行閥門開度的測量和判斷，這種位移傳感器區別於常規位移傳感器，為機械式點面觸點結構，傳感器寬度及狀態採用脈衝寬度和不同的數據狀態位表示。這種方式的位移傳感器具有精度高，測量範圍相對較小，與閥門配合緊密的特點，通過採用電脈衝測量且正確判定傳感器的位置並與執行部件共同實現準確定位，其測量的準確性直接影響閥門的狀態，進而影響到發動機的工作性能，因此傳感器位移測量要求可靠高、測量準確，但機械加工造成的邊沿毛刺及振動極易對測量數據造成很大影響。
發明內容
本發明目的是提供一種採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法，其解決了現有位移傳感器寬度測量方法受機械加工及振動影響的技術問題。本發明的技術解決方案是採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法，其特殊之處在於包括以下步驟1確認導通區將傳感器導通區分別與不同的數據位建立一一對應關係，得到各金屬觸片和絕緣區的位置信號，傳感器的各個金屬觸片之間定義為絕緣區，傳感器的各個金屬觸片定義為導通區；2確認測試起始點和測試終止點將傳感器兩邊沿的金屬觸片分別定義為測試起始點和終止點；3建立數據狀態機模型，所述數據狀態機模型包括一組狀態集、傳感器上三個不同位置所對應的狀態以及當前位置到下一位置的狀態轉換函數；所述狀態集為位置信號和對應脈衝數的集合；所述一組狀態集為當前位置狀態和當前位置的前三個位置狀態；所述轉換函數包括多個特徵量和轉換關係其中特徵量包括特徵量a、b多進回退，徹底消除回程差公共觸片到測試起始點後，再向前運動a 個脈衝寬度，然後反向運動直至連續檢測到絕緣區位置信號所對應的b個脈衝數時開始脈衝寬度測量，並將b個脈衝數計入第一個絕緣區脈衝寬度；a的取值範圍為10 > a > 5，b 的取值範圍為30 > b > 20 ；特徵量m導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在m 個以內，則作為導通區處理；m值決定導通區內允許的凹坑大小；
特徵量η導通區邊沿毛刺所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數在η個以內，則將該脈衝數計入導通區或絕緣區的脈衝寬度，η值決定邊沿毛刺的大小；其中轉換關係為轉換關係1導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在 m個以內，則作為導通區處理，並將該脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係2若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數小於等於n，若此時傳感器位置的前後均為同一導通區，則將變化的脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係3若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於 η,若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數小於等於η，則認為此時的傳感器位置為絕緣區，將此時的絕緣區位置信號對應的脈衝數以及後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數以及再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數均計入絕緣區脈衝寬度；轉換關係4若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於 η，若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數大於η，將該絕緣區位置信號對應的脈衝數作為絕緣區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數大於 η，則將後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數作為導通區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數小於等於η個脈衝，按轉換關係2處理；4利用數據機狀態機模型完成傳感器寬度測量。本發明所具有的優點1、本發明採用八數據狀態機模型的檢測方法，對各狀態數字脈衝量進行分析判斷，實現位移傳感器準確測量及位置的精確定位。2、本發明避免了微小毛刺對測量的影響，解決了機加過程微小毛刺對測量的影響，並且保證了凹坑的大毛刺等異常情況的判斷，降低了傳感器生產中對邊沿光滑度的苛刻要求。3、本發明採用有限狀態機設計的指令信號檢測方法，能夠可靠識別數位訊號，且能有效屏蔽錯誤信號、幹擾信號等，為提高測量控制的可靠性創造了條件，同時為數位訊號檢測判斷及狀態判讀提供了一種新的思路。4、本發明採用有限狀態機的數據測量分析方法解決了傳感器的機械觸點式接觸方式，滿足位移傳感器精確測量和閥門開度定位要求。
圖1為傳感器結構示意圖；圖2、圖3為數據狀態機測量示意圖。
具體實施例方式本發明的具體步驟如下採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法，包括以下步驟1確認導通區將傳感器導通區分別與不同的數據位建立一一對應關係，得到各金屬觸片和絕緣區的位置信號，傳感器的各個金屬觸片之間定義為絕緣區，傳感器的各個金屬觸片定義為導通區；
2確認測試起始點和測試終止點將傳感器兩邊沿的金屬觸片分別定義為測試起始點和終止點；3建立數據狀態機模型，所述數據狀態機模型包括一組狀態集、傳感器上三個不同位置所對應的狀態以及當前位置到下一位置的狀態轉換函數；所述狀態集為位置信號和對應脈衝數的集合；所述一組狀態集為當前位置狀態和當前位置的前三個位置狀態；所述轉換函數包括多個特徵量和轉換關係其中特徵量包括特徵量a、b多進回退，徹底消除回程差公共觸片到測試起始點後，再向前運動a 個脈衝寬度，然後反向運動直至連續檢測到絕緣區位置信號所對應的b個脈衝數時開始脈衝寬度測量，並將b個脈衝數計入第一個絕緣區脈衝寬度；a的取值範圍為10 > a > 5，b 的取值範圍為30 > b > 20 ；特徵量m導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在m 個以內，則作為導通區處理；m值決定導通區內允許的凹坑大小；特徵量η導通區邊沿毛刺所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數在η個以內，則將該脈衝數計入導通區或絕緣區的脈衝寬度，η值決定邊沿毛刺的大小；其中轉換關係為轉換關係1導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在 m個以內，則作為導通區處理，並將該脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係2若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數小於等於n，若此時傳感器位置的前後均為同一導通區，則將變化的脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係3若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於 η,若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數小於等於η，則認為此時的傳感器位置為絕緣區，將此時的絕緣區位置信號對應的脈衝數以及後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數以及再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數均計入絕緣區脈衝寬度；轉換關係4若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於 η，若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數大於η，將該絕緣區位置信號對應的脈衝數作為絕緣區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數大於 η，則將後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數作為導通區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數小於等於η個脈衝，按轉換關係2處理；4利用數據機狀態機模型完成傳感器寬度測量。實施例如圖1所示，0 10為傳感器導的金屬觸片，分別對應數位訊號的D0-D10數字位， 其中0、10分別為測試起始點和測試終止點，各金屬觸片之間為絕緣區。定義採用16位數據且將未用位定義為狀態「1」，導通區對應數據位為「0」時為該導通區的有效狀態；各絕緣區數據狀態一致，此時各數據位均為「 1 」。測試過程以固定頻率連續發送電脈衝，每個電脈衝控制公共觸片移動一定距離， 測量每個電脈衝下的傳感器數據狀態並判斷，使公共觸片從某導通區一側邊緣移動到另一側邊緣需要發送一定數量的電脈衝，此脈衝數定義為傳感器該導通區的脈衝寬度；與此對應，使觸片從某絕緣區一側邊緣移動到另一側邊緣需要發送的電脈衝，此脈衝數定義為該絕緣區的脈衝寬度。根據以上定義FF代表絕緣區，FE代表第一觸片，F7代表第三觸片等等；設定 a = 6，b = 25，η = 5，m = 5 ；建立數據狀態機模型，數據狀態機模型包括一組狀態集(其中當前位置P0、前三個狀態？1、？2、？3)、前三個不同的位置狀態對應的脈衝數值(Ni，N2，N3)、以及當前位置和到下一位置的狀態轉換函數；設定測試過程公共觸片處於3導通區，當前脈衝傳感器測試數據狀態PO為OXFF 絕緣區；前3個數據狀態及對應脈衝數分別為Pl為0XF7第三金屬觸片，脈衝數附為15 ；P2為OXFF絕緣區，脈衝數N2為4 ；P3為0XF7第三金屬觸片，脈衝數N3為10 ；則根據轉換關係1，PO為絕緣區，且P3 = Pl為同一導通區，N2 < n，根據轉換關係2將N3，N2，附均計入第三金屬觸片，使N2 = N3+N2+N1 = 29，P2 = 0XF7 ；N3 = 1, P3 =OXFF ；Ni、Pl 置零。如圖2、圖3所示，狀態1 3為前3個傳感器狀態及對應的脈衝寬度值(N)，根據當前狀態及轉換函數，首先確定狀態1的測量結果，保存最終結果並更新狀態函數，進入新狀態機。
權利要求
1.採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法，其特徵在於包括以下步驟 1確認導通區將傳感器導通區分別與不同的數據位建立一一對應關係，得到各金屬觸片和絕緣區的位置信號，傳感器的各個金屬觸片之間定義為絕緣區，傳感器的各個金屬觸片定義為導通區；2確認測試起始點和測試終止點將傳感器兩邊沿的金屬觸片分別定義為測試起始點和終止點； 3建立數據狀態機模型，所述數據狀態機模型包括一組狀態集、傳感器上三個不同位置所對應的狀態以及當前位置到下一位置的狀態轉換函數；所述狀態集為位置信號和對應脈衝數的集合；所述一組狀態集為當前位置狀態和當前位置的前三個位置狀態；所述轉換函數包括多個特徵量和轉換關係 其中特徵量包括特徵量a、b多進回退，徹底消除回程差公共觸片到測試起始點後，再向前運動a個脈衝寬度，然後反向運動直至連續檢測到絕緣區位置信號所對應的b個脈衝數時開始脈衝寬度測量，並將b個脈衝數計入第一個絕緣區脈衝寬度；a的取值範圍為10 > a > 5，b的取值範圍為30 >b > 20 ；特徵量m導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在m個以內，則作為導通區處理；m值決定導通區內允許的凹坑大小；特徵量η導通區邊沿毛刺所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數在η個以內，則將該脈衝數計入導通區或絕緣區的脈衝寬度，η值決定邊沿毛刺的大小； 其中轉換關係為轉換關係1導通區內非正常接觸所產生的絕緣區位置信號對應的連續脈衝數在m個以內，則作為導通區處理，並將該脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係2若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數小於等於 n，若此時傳感器位置的前後均為同一導通區，則將變化的脈衝數計入導通區脈衝寬度；轉換關係3若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於n，若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數小於等於n，則認為此時的傳感器位置為絕緣區，將此時的絕緣區位置信號對應的脈衝數以及後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數以及再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數均計入絕緣區脈衝寬度；轉換關係4若變化的傳感器位置信號為絕緣區位置信號，且變化的脈衝數大於n，若後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數大於n，將該絕緣區位置信號對應的脈衝數作為絕緣區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數大於n， 則將後續所產生的導通區位置信號對應的脈衝數作為導通區脈衝寬度測量數據保存；若再後所產生的絕緣區位置信號對應的脈衝數小於等於η個脈衝，按轉換關係2處理； 4利用數據機狀態機模型完成傳感器寬度測量。
全文摘要
本發明涉及採用有限狀態機實現的位移傳感器寬度測量方法，包括以下步驟1確認導通區；2確認測試起始點和測試終止點；3建立數據狀態機模型；4利用數據機狀態機模型完成傳感器寬度測量。本發明解決了現有位移傳感器寬度測量方法受機械加工及振動影響的技術問題。本發明採用八數據狀態機模型的檢測方法，對各狀態數字脈衝量進行分析判斷，實現位移傳感器準確測量及位置的精確定位。
文檔編號G01B7/02GK102538651SQ20111045566
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉軍, 韓童珉 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所