[实用新型]用于低频惯性传感器校准系统的控制器

说明书

本实用新型公开了一种用于低频惯性传感器校准系统的控制器，包括PC机和若干个控制器，每个控制器均包括加速度信号输入电路、控制信号输出电路、位移信号输入电路、FPGA模块、处理器DSP模块、W5300百兆网络接口和ARM嵌入式模块；FPGA模块分别与加速度信号输入电路、控制信号输出电路、位移信号输入电路、ARM嵌入式模块和处理器DSP模块电连接，ARM嵌入式模块分别与处理器DSP模块和W5300百兆网络接口，每个控制器的ARM嵌入式模块均与PC机电连接。本实用新型具有测量精度高，误差小，校准频率范围宽的特点。

技术领域

本实用新型涉及传感器校准技术领域，尤其是涉及一种测量精度高，误差小，校准频率范围宽，可大幅度提升控制与校准装置的运算能力的用于低频惯性传感器校准系统的控制器。

背景技术

目前的传感器校准系统绝大部分是以20Hz-2000Hz的频率范围进行校准的，该频率范围实现了大部分加速度传感器的校准功能，且该系统目前在国外或者是国内市场均已比较成熟，但还有一类低频惯性传感器，如采用MEMS可变电容式、压阻式的低频加速度传感器，由于低频惯性传感器校准技术局限，校准时间较久等问题，基本上生产此类传感器的厂家只对传感器20Hz以上的传感器灵敏度、频率响应进行标定，无法提供低频的传感器性能指标。

在低频惯性传感器校准系统中，控制器具有核心地位。在校准过程中，当振动频率很小的时候，加速度传感器无法满足振动测量，反之，位移传感器可以很好地满足测量需求。当振动频率变高之后，位移传感器无法实现精准测量，而加速度传感器又变得有优势。因此在低频惯性传感器校准系统的控制器中如何选择合适的传感器，以及在不同频率选择何种传感器和不同传感器切换成为研究的难点。

已有的控制器通过USB与PC机通讯，该通讯方式只能实现PC机与控制器有限距离的控制，使得PC机与控制器在空间上的分布关系受到很大的局限性，且一台PC机只能与一台控制器进行通信。

已有的低频惯性传感器校准系统控制器采用单处理器，导致运算能力有限，运算速度慢，精度低，导致在模拟校准振动环境时与真实的校准振动环境相差较大。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的低频惯性传感器校准系统控制器采用单一传感器作为输入信号，在某些振动范围内传感器无法工作在线性状态，传统控制器运算能力差的不足，提供了一种测量精度高，误差小，校准频率范围宽，可大幅度提升控制与校准装置的运算能力的用于低频惯性传感器校准系统的控制器。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于低频惯性传感器校准系统的控制器，包括PC机和若干个控制器，每个控制器均包括加速度信号输入电路、控制信号输出电路、位移信号输入电路、FPGA模块、处理器DSP模块、W5300百兆网络接口和ARM嵌入式模块；FPGA模块分别与加速度信号输入电路、控制信号输出电路、位移信号输入电路、ARM嵌入式模块和处理器DSP模块电连接，ARM嵌入式模块分别与处理器DSP模块和W5300百兆网络接口，每个控制器的ARM嵌入式模块均与PC机电连接。

本实用新型的一台PC机与多个控制器在同一局域网(LAN)中，通过W5300接口与PC机通信，可以完成长距离通信的要求并通过一台PC机同时与多个控制器交互，既实现了远距离的控制，减小了在空间分布上的局限性，又实现一对多的控制。对于任一台控制器，按照PC机设定的工作方式独立工作，并保持与PC机的通讯。

对任一台控制器，其加速度信号输入电路和位移信号输入电路将传感器采集到的模拟信号传输到控制器内部，经过调理电路对信号进行调理，滤波、量程变换、耦合方式切换、差分与单端等处理。调理后的模拟信号经AD转换器转换为数字信号，数字信号再经FPGA模块传输到数字处理器DSP中。FPGA将控制信号从控制器的输出端输出。