船舶數(shù)據(jù)處理中自整角機(jī)角位移信號(hào)采集的方法

吳國(guó)明

摘 要：船舶數(shù)據(jù)處理中自整角機(jī)角位移信號(hào)采集中就必然要對(duì)船舶設(shè)備采集的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。根據(jù)以往船舶數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn)，利用自整角機(jī)信號(hào)中存在的具體的數(shù)學(xué)關(guān)系，并將三角函數(shù)運(yùn)用到其中，再經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算，還要將0°～360°分成八個(gè)角度完全相同的區(qū)間，并且要在相對(duì)應(yīng)的區(qū)間內(nèi)來(lái)獲取正確的腳位儀數(shù)據(jù)信息，從而才能實(shí)現(xiàn)自整角機(jī)角位移信息的自動(dòng)測(cè)量功能。在針對(duì)各區(qū)間分區(qū)線上，可以根據(jù)三角函數(shù)具有的特殊狀態(tài)值的特點(diǎn)，并且運(yùn)用邏輯分析的方法就可以直接地獲取船舶的角位移數(shù)值。這種計(jì)算方法不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)角位移信號(hào)的成功采集，而且比現(xiàn)有的方案成本更低，操作也更加方便快捷。

關(guān)鍵詞：船舶信號(hào) 數(shù)據(jù)采集 位移信號(hào)

自整角機(jī)是一種特定的機(jī)電元件，同時(shí)又兼有感應(yīng)性。因?yàn)樽哉菣C(jī)中具有的特殊的角位移控制系統(tǒng)使其被大力運(yùn)用于飛行器姿態(tài)的具體控制以及其他角位移系統(tǒng)中，用來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際過(guò)程中角位移的正確測(cè)量與傳輸?shù)雀鞣N功能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了滿足數(shù)字信息系統(tǒng)數(shù)字化的需求，自整角機(jī)的裝置配置中，一般把自整角機(jī)與計(jì)算機(jī)兩者相結(jié)合起來(lái)。除此之外，還直接運(yùn)用轉(zhuǎn)換芯片將自整角機(jī)產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種數(shù)字化的信號(hào)。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)將根據(jù)自整角機(jī)數(shù)字信號(hào)間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，提出一種非常簡(jiǎn)潔迅速的處理辦法。目前，該方法已經(jīng)成功地在船舶角位移信號(hào)測(cè)量中得到了廣泛地應(yīng)用。相比其他辦法而言，自整角機(jī)角位移信號(hào)采集是一種成本極低，但又十分方便簡(jiǎn)潔的一種解決方案。

1.自整角器測(cè)量原理

什么是自整角機(jī)，為什么自整角機(jī)能實(shí)現(xiàn)船舶數(shù)據(jù)中角位移的準(zhǔn)確測(cè)量。通俗來(lái)說(shuō)，自整角機(jī)能夠?qū)⑥D(zhuǎn)角從一種數(shù)字信號(hào)變換成一種電壓信號(hào)并可以實(shí)現(xiàn)角位移角度的遠(yuǎn)距離傳輸。因?yàn)樽哉菣C(jī)不僅能夠準(zhǔn)確的測(cè)量角位移數(shù)據(jù)，也能夠在較遠(yuǎn)距離的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，故自整角機(jī)角位移的測(cè)量方法被廣泛運(yùn)用在船舶行業(yè)中。因?yàn)樽哉菣C(jī)是一種特殊的機(jī)電元件，具有感應(yīng)性的特點(diǎn)。所以，自整角機(jī)一般都是由兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的機(jī)器來(lái)進(jìn)行互相配合使用的，這樣才能形成發(fā)送機(jī)與接收機(jī)為一體的特定的工作裝置，因?yàn)橥哉菣C(jī)發(fā)送基于自整角機(jī)接收機(jī)。自整角機(jī)基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)完整的電動(dòng)機(jī)，這是因?yàn)樽哉菣C(jī)的動(dòng)力也是跟電動(dòng)機(jī)一樣來(lái)源于電磁之間的相互作用力，通過(guò)電磁間的相互作用，才能在自整角機(jī)中進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)變與輸出。雖然說(shuō)自整角機(jī)在結(jié)構(gòu)上與電動(dòng)機(jī)特別像，但是自整角機(jī)的本質(zhì)確大大不同于一般的電動(dòng)機(jī)。

下面介紹一下自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)。自整角機(jī)可以按結(jié)構(gòu)的不同分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是接觸式，另一類(lèi)是無(wú)接觸式。無(wú)接觸式自整角機(jī)由于沒(méi)有滑動(dòng)摩擦力，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)壽命比較長(zhǎng)。但是，無(wú)接觸式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)精密，所以性能好。而接觸式自整角機(jī)則因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，也深受人們的青睞，但其因?yàn)槭艿搅穗娔Σ恋榷鴵p耗快。目前我國(guó)已經(jīng)自主設(shè)計(jì)了好幾種自整角機(jī)，其中設(shè)計(jì)的自整角機(jī)大多都是接觸式自整角機(jī)。接觸式自整角機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是封閉性能好，在自整角機(jī)中封閉性能好就可以緩解自整角機(jī)在運(yùn)行中的不良影響。除了這兩種自整角機(jī)外，還有一種用途功能較全面的一種自整角機(jī)，稱為控制力自整角機(jī)，目前并沒(méi)有被廣泛研究和使用。

自整角機(jī)無(wú)論是發(fā)送機(jī)還是接收機(jī)都分為兩大部分，分別是定子和轉(zhuǎn)子。三相定子一般由三套結(jié)構(gòu)完全相同的，沒(méi)有一點(diǎn)差別的繞組組成。其中繞組的匝數(shù)以及阻抗等性質(zhì)也一般完全相同，而且大部分都沿圓形圖案彼此互相均勻地存在，而且三者之間也必須相差120°。除了這些要按照規(guī)定之外，三相繞組之間存在的端頭需要呈現(xiàn)五角星狀的具體特定的連接方式。在轉(zhuǎn)子繞組中存在的軸線和定子繞組中存在的軸線連成同一條直線時(shí)，這種狀態(tài)就會(huì)被稱為0°位置。當(dāng)自整角機(jī)中的轉(zhuǎn)子繞組處在偏離0°位置的狀態(tài)時(shí)時(shí)，磁場(chǎng)就會(huì)發(fā)生變化。磁場(chǎng)一旦變化，三相定子繞組上的感應(yīng)電壓也會(huì)隨之發(fā)生變化，從而使發(fā)送機(jī)與接收定子之間產(chǎn)生電流。如此才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞。實(shí)際應(yīng)用中往往為了在傳播應(yīng)用中獲取角位移信息，將通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)中的三相輸出產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)確定轉(zhuǎn)子偏移的角度。

2.普通開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的特點(diǎn)

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)包括現(xiàn)代的船舶制造業(yè)都逐漸采用計(jì)算機(jī)計(jì)算的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取與處理。其中在船舶數(shù)據(jù)處理中，計(jì)算機(jī)的硬件和軟件就要特別滿足船舶數(shù)據(jù)處理的特殊要求。在實(shí)際的船舶數(shù)據(jù)處理中，通過(guò)調(diào)查比較德國(guó)以及丹麥的幾家船舶公司所生產(chǎn)的系統(tǒng)，調(diào)查人員會(huì)發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)基本上都采用組態(tài)軟件的方式，因?yàn)榻M態(tài)軟件的方式十分適合于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。除此之外，組態(tài)軟件與其他軟件相互配合使用，不僅能提高系統(tǒng)運(yùn)行速度，也能使系統(tǒng)更加安全。

通俗地講，只有使船舶數(shù)據(jù)管理人員充分地利用因特網(wǎng)上的各種信息數(shù)據(jù)資源，這樣才能實(shí)時(shí)傳遞給船舶數(shù)據(jù)管理員有價(jià)值的信息，這樣能使生產(chǎn)更加具有效率。那么為了實(shí)現(xiàn)這套系統(tǒng)一般而言有很多種方法，我們首先想到的是用VB，Delphi。雖然這種語(yǔ)言可以在互聯(lián)網(wǎng)中能夠輕而易舉地獲得幫助，但是如果想要用這些語(yǔ)言來(lái)支持船舶監(jiān)控程序的編寫(xiě)一般都存在著很多的問(wèn)題。因?yàn)檫@些軟件一般不是為了工業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而是為了windows應(yīng)用軟件所開(kāi)發(fā)的軟件，所以這些軟件的質(zhì)量一般也得不到保障。而船舶監(jiān)控軟件又要對(duì)安全性有著很高的要求，故普通開(kāi)發(fā)語(yǔ)言軟件很難滿足船舶數(shù)據(jù)采集的要求。

3.組態(tài)軟件的概念與重要特點(diǎn)

那么什么才能叫作組態(tài)呢？組態(tài)其實(shí)來(lái)源于一個(gè)英文單詞，因此要理解組態(tài)的含義就要到這個(gè)英文單詞上追求。從Configuration這個(gè)單詞進(jìn)行分析我們可以得出來(lái)，監(jiān)控組態(tài)軟件是一種特殊存在的軟件平臺(tái)，特別面對(duì)數(shù)據(jù)與監(jiān)控。因此監(jiān)控組態(tài)軟件也是一種我們處理數(shù)據(jù)時(shí)要運(yùn)用到的特別的工具。

在組態(tài)軟件應(yīng)用中主要產(chǎn)生以下幾種問(wèn)題：一是如何與采集控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換；二是如何正確處理數(shù)據(jù)報(bào)警以及系統(tǒng)報(bào)警；三是一定要具有與第三方程序相對(duì)應(yīng)的接口。將這三點(diǎn)問(wèn)題處理結(jié)束后才能使組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)可以得到更好地分享。所以，監(jiān)控系統(tǒng)的管理技術(shù)人員一般先填好表格內(nèi)容，這種表格內(nèi)容必須提前設(shè)計(jì)好。填好內(nèi)容后再利用其他的操作功能就可以將它描繪出來(lái)。這樣的話，組態(tài)軟件的應(yīng)用過(guò)程就不僅顯得十分地方便，操作起來(lái)也更加地簡(jiǎn)單。而且這樣的話如果要想修改應(yīng)用系統(tǒng)，也省去了不少的麻煩。

根據(jù)上面對(duì)組態(tài)軟件特點(diǎn)的分析來(lái)說(shuō)，我們可以知得知足組態(tài)軟件具有使用靈活、功能多、能實(shí)時(shí)進(jìn)行多任務(wù)等各種優(yōu)點(diǎn)。但是組態(tài)軟件同樣也有一個(gè)非常大的缺陷，那就是組態(tài)軟件無(wú)法直接利用windows數(shù)據(jù)庫(kù)。也就是說(shuō)，組態(tài)軟件與上述兩種軟件一樣無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交換功能。同樣也無(wú)法產(chǎn)生不需要開(kāi)發(fā)環(huán)境就能夠直接在用戶系統(tǒng)中運(yùn)行的獨(dú)立編碼程序。所以，組態(tài)軟件也就沒(méi)有真正成為可以廣泛運(yùn)用的應(yīng)用軟件。而監(jiān)控系統(tǒng)需要組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境，而往往不能單獨(dú)直接在Windows上進(jìn)行運(yùn)行，這樣的話會(huì)給用戶帶來(lái)很多的麻煩。比如在系統(tǒng)崩潰之后，再次安裝就是一個(gè)很大的問(wèn)題。因此我們需要采用一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)折中的辦法。首先它要能保證編程的靈活性以及獨(dú)立性。其次，它又必須能簡(jiǎn)單快捷地完成系統(tǒng)，這就必須要一種控件，即ActiveX控件。

ActiveX控件可以看成是被擴(kuò)展的OLE控件。這樣才能使它能夠應(yīng)用于因特網(wǎng)應(yīng)用程序。一個(gè)OLE控件簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一個(gè)可嵌入的COM。通過(guò)對(duì)幾種不同編程方法的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)控件能保障Windows所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。同時(shí)也大大地滿足了對(duì)船舶監(jiān)控以及自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)等功能的特殊要求。而且還能夠充分的保障研究演人員這方面的開(kāi)發(fā)成果，也不用擔(dān)心windows或者開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行升級(jí)后對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行攻擊。

4.結(jié)語(yǔ)

ActiveX控件也是一種軟件。目前很多軟件開(kāi)發(fā)商已經(jīng)在著手研發(fā)出這種通用的中間件。在進(jìn)行編寫(xiě)程序時(shí)，我們就可以完成數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)上述的比較與討論，我們很輕松地得出控件具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：那就是控件一方面可以快捷地構(gòu)建船舶信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種船舶信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使數(shù)據(jù)處理變得很沒(méi)有危險(xiǎn)性，也能使其構(gòu)建過(guò)程變得非常簡(jiǎn)便快捷。隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在船舶數(shù)據(jù)采集中的不斷應(yīng)用，相信構(gòu)件也能夠得到非常好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張生芳，郭東明，賈振元，等.天線罩制造中的電厚度測(cè)量技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)， 2004， 25 （11）： 34-37.

[2]宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測(cè)量原理和方案分析[J].航空兵器1996， （05）：26-28.

[3]宋銀鎖.高性能導(dǎo)彈天線罩測(cè)試系統(tǒng)[J].微波學(xué)報(bào)，2007， （08）：28-30.