专利名称：采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法
技术领域：
本发明是一种数字信号检测方法，可用于位移传感器脉冲宽度测量，以及数字信号状态测量。
背景技术：
航天发动机中常采用调节器内置的位移传感器进行阀门开度的测量和判断，这种位移传感器区别于常规位移传感器，为机械式点面触点结构，传感器宽度及状态采用脉冲宽度和不同的数据状态位表示。这种方式的位移传感器具有精度高，测量范围相对较小，与阀门配合紧密的特点，通过采用电脉冲测量且正确判定传感器的位置并与执行部件共同实现准确定位，其测量的准确性直接影响阀门的状态，进而影响到发动机的工作性能，因此传感器位移测量要求可靠高、测量准确，但机械加工造成的边沿毛刺及振动极易对测量数据造成很大影响。

发明内容
本发明目的是提供一种采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法，其解决了现有位移传感器宽度测量方法受机械加工及振动影响的技术问题。本发明的技术解决方案是采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法，其特殊之处在于包括以下步骤1确认导通区将传感器导通区分别与不同的数据位建立一一对应关系，得到各金属触片和绝缘区的位置信号，传感器的各个金属触片之间定义为绝缘区，传感器的各个金属触片定义为导通区；2确认测试起始点和测试终止点将传感器两边沿的金属触片分别定义为测试起始点和终止点；3建立数据状态机模型，所述数据状态机模型包括一组状态集、传感器上三个不同位置所对应的状态以及当前位置到下一位置的状态转换函数；所述状态集为位置信号和对应脉冲数的集合；所述一组状态集为当前位置状态和当前位置的前三个位置状态；所述转换函数包括多个特征量和转换关系其中特征量包括特征量a、b多进回退，彻底消除回程差公共触片到测试起始点后，再向前运动a 个脉冲宽度，然后反向运动直至连续检测到绝缘区位置信号所对应的b个脉冲数时开始脉冲宽度测量，并将b个脉冲数计入第一个绝缘区脉冲宽度；a的取值范围为10 > a > 5，b 的取值范围为30 > b > 20 ；特征量m导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在m 个以内，则作为导通区处理；m值决定导通区内允许的凹坑大小；
特征量η导通区边沿毛刺所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数在η个以内，则将该脉冲数计入导通区或绝缘区的脉冲宽度，η值决定边沿毛刺的大小；其中转换关系为转换关系1导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在 m个以内，则作为导通区处理，并将该脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系2若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数小于等于n，若此时传感器位置的前后均为同一导通区，则将变化的脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系3若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于 η,若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数小于等于η，则认为此时的传感器位置为绝缘区，将此时的绝缘区位置信号对应的脉冲数以及后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数以及再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数均计入绝缘区脉冲宽度；转换关系4若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于 η，若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数大于η，将该绝缘区位置信号对应的脉冲数作为绝缘区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数大于 η，则将后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数作为导通区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数小于等于η个脉冲，按转换关系2处理；4利用数据机状态机模型完成传感器宽度测量。本发明所具有的优点1、本发明采用八数据状态机模型的检测方法，对各状态数字脉冲量进行分析判断，实现位移传感器准确测量及位置的精确定位。2、本发明避免了微小毛刺对测量的影响，解决了机加过程微小毛刺对测量的影响，并且保证了凹坑的大毛刺等异常情况的判断，降低了传感器生产中对边沿光滑度的苛刻要求。3、本发明采用有限状态机设计的指令信号检测方法，能够可靠识别数字信号，且能有效屏蔽错误信号、干扰信号等，为提高测量控制的可靠性创造了条件，同时为数字信号检测判断及状态判读提供了一种新的思路。4、本发明采用有限状态机的数据测量分析方法解决了传感器的机械触点式接触方式，满足位移传感器精确测量和阀门开度定位要求。


图1为传感器结构示意图；图2、图3为数据状态机测量示意图。
具体实施例方式本发明的具体步骤如下采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法，包括以下步骤1确认导通区将传感器导通区分别与不同的数据位建立一一对应关系，得到各金属触片和绝缘区的位置信号，传感器的各个金属触片之间定义为绝缘区，传感器的各个金属触片定义为导通区；
2确认测试起始点和测试终止点将传感器两边沿的金属触片分别定义为测试起始点和终止点；3建立数据状态机模型，所述数据状态机模型包括一组状态集、传感器上三个不同位置所对应的状态以及当前位置到下一位置的状态转换函数；所述状态集为位置信号和对应脉冲数的集合；所述一组状态集为当前位置状态和当前位置的前三个位置状态；所述转换函数包括多个特征量和转换关系其中特征量包括特征量a、b多进回退，彻底消除回程差公共触片到测试起始点后，再向前运动a 个脉冲宽度，然后反向运动直至连续检测到绝缘区位置信号所对应的b个脉冲数时开始脉冲宽度测量，并将b个脉冲数计入第一个绝缘区脉冲宽度；a的取值范围为10 > a > 5，b 的取值范围为30 > b > 20 ；特征量m导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在m 个以内，则作为导通区处理；m值决定导通区内允许的凹坑大小；特征量η导通区边沿毛刺所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数在η个以内，则将该脉冲数计入导通区或绝缘区的脉冲宽度，η值决定边沿毛刺的大小；其中转换关系为转换关系1导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在 m个以内，则作为导通区处理，并将该脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系2若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数小于等于n，若此时传感器位置的前后均为同一导通区，则将变化的脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系3若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于 η,若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数小于等于η，则认为此时的传感器位置为绝缘区，将此时的绝缘区位置信号对应的脉冲数以及后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数以及再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数均计入绝缘区脉冲宽度；转换关系4若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于 η，若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数大于η，将该绝缘区位置信号对应的脉冲数作为绝缘区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数大于 η，则将后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数作为导通区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数小于等于η个脉冲，按转换关系2处理；4利用数据机状态机模型完成传感器宽度测量。实施例如图1所示，0 10为传感器导的金属触片，分别对应数字信号的D0-D10数字位， 其中0、10分别为测试起始点和测试终止点，各金属触片之间为绝缘区。定义采用16位数据且将未用位定义为状态“1”，导通区对应数据位为“0”时为该导通区的有效状态；各绝缘区数据状态一致，此时各数据位均为“ 1 ”。测试过程以固定频率连续发送电脉冲，每个电脉冲控制公共触片移动一定距离， 测量每个电脉冲下的传感器数据状态并判断，使公共触片从某导通区一侧边缘移动到另一侧边缘需要发送一定数量的电脉冲，此脉冲数定义为传感器该导通区的脉冲宽度；与此对应，使触片从某绝缘区一侧边缘移动到另一侧边缘需要发送的电脉冲，此脉冲数定义为该绝缘区的脉冲宽度。根据以上定义FF代表绝缘区，FE代表第一触片，F7代表第三触片等等；设定 a = 6，b = 25，η = 5，m = 5 ；建立数据状态机模型，数据状态机模型包括一组状态集(其中当前位置P0、前三个状态？1、？2、？3)、前三个不同的位置状态对应的脉冲数值(Ni，N2，N3)、以及当前位置和到下一位置的状态转换函数；设定测试过程公共触片处于3导通区，当前脉冲传感器测试数据状态PO为OXFF 绝缘区；前3个数据状态及对应脉冲数分别为Pl为0XF7第三金属触片，脉冲数附为15 ；P2为OXFF绝缘区，脉冲数N2为4 ；P3为0XF7第三金属触片，脉冲数N3为10 ；则根据转换关系1，PO为绝缘区，且P3 = Pl为同一导通区，N2 < n，根据转换关系2将N3，N2，附均计入第三金属触片，使N2 = N3+N2+N1 = 29，P2 = 0XF7 ；N3 = 1, P3 =OXFF ；Ni、Pl 置零。如图2、图3所示，状态1 3为前3个传感器状态及对应的脉冲宽度值(N)，根据当前状态及转换函数，首先确定状态1的测量结果，保存最终结果并更新状态函数，进入新状态机。
权利要求
1.采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法，其特征在于包括以下步骤 1确认导通区将传感器导通区分别与不同的数据位建立一一对应关系，得到各金属触片和绝缘区的位置信号，传感器的各个金属触片之间定义为绝缘区，传感器的各个金属触片定义为导通区；2确认测试起始点和测试终止点将传感器两边沿的金属触片分别定义为测试起始点和终止点； 3建立数据状态机模型，所述数据状态机模型包括一组状态集、传感器上三个不同位置所对应的状态以及当前位置到下一位置的状态转换函数；所述状态集为位置信号和对应脉冲数的集合；所述一组状态集为当前位置状态和当前位置的前三个位置状态；所述转换函数包括多个特征量和转换关系 其中特征量包括特征量a、b多进回退，彻底消除回程差公共触片到测试起始点后，再向前运动a个脉冲宽度，然后反向运动直至连续检测到绝缘区位置信号所对应的b个脉冲数时开始脉冲宽度测量，并将b个脉冲数计入第一个绝缘区脉冲宽度；a的取值范围为10 > a > 5，b的取值范围为30 >b > 20 ；特征量m导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在m个以内，则作为导通区处理；m值决定导通区内允许的凹坑大小；特征量η导通区边沿毛刺所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数在η个以内，则将该脉冲数计入导通区或绝缘区的脉冲宽度，η值决定边沿毛刺的大小； 其中转换关系为转换关系1导通区内非正常接触所产生的绝缘区位置信号对应的连续脉冲数在m个以内，则作为导通区处理，并将该脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系2若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数小于等于 n，若此时传感器位置的前后均为同一导通区，则将变化的脉冲数计入导通区脉冲宽度；转换关系3若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于n，若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数小于等于n，则认为此时的传感器位置为绝缘区，将此时的绝缘区位置信号对应的脉冲数以及后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数以及再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数均计入绝缘区脉冲宽度；转换关系4若变化的传感器位置信号为绝缘区位置信号，且变化的脉冲数大于n，若后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数大于n，将该绝缘区位置信号对应的脉冲数作为绝缘区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数大于n， 则将后续所产生的导通区位置信号对应的脉冲数作为导通区脉冲宽度测量数据保存；若再后所产生的绝缘区位置信号对应的脉冲数小于等于η个脉冲，按转换关系2处理； 4利用数据机状态机模型完成传感器宽度测量。
全文摘要
本发明涉及采用有限状态机实现的位移传感器宽度测量方法，包括以下步骤1确认导通区；2确认测试起始点和测试终止点；3建立数据状态机模型；4利用数据机状态机模型完成传感器宽度测量。本发明解决了现有位移传感器宽度测量方法受机械加工及振动影响的技术问题。本发明采用八数据状态机模型的检测方法，对各状态数字脉冲量进行分析判断，实现位移传感器准确测量及位置的精确定位。
文档编号G01B7/02GK102538651SQ20111045566
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者刘军, 韩童珉 申请人:中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所