船舶数据处理中自整角机角位移信号采集的方法

吴国明

摘 要：船舶数据处理中自整角机角位移信号采集中就必然要对船舶设备采集的得到的数据进行处理。根据以往船舶数据处理的经验，利用自整角机信号中存在的具体的数学关系，并将三角函数运用到其中，再经过精确的计算，还要将0°～360°分成八个角度完全相同的区间，并且要在相对应的区间内来获取正确的脚位仪数据信息，从而才能实现自整角机角位移信息的自动测量功能。在针对各区间分区线上，可以根据三角函数具有的特殊状态值的特点，并且运用逻辑分析的方法就可以直接地获取船舶的角位移数值。这种计算方法不仅能实现对角位移信号的成功采集，而且比现有的方案成本更低，操作也更加方便快捷。

关键词：船舶信号 数据采集 位移信号

自整角机是一种特定的机电元件，同时又兼有感应性。因为自整角机中具有的特殊的角位移控制系统使其被大力运用于飞行器姿态的具体控制以及其他角位移系统中，用来实现实际过程中角位移的正确测量与传输等各种功能。在实际应用过程中，为了满足数字信息系统数字化的需求，自整角机的装置配置中，一般把自整角机与计算机两者相结合起来。除此之外，还直接运用转换芯片将自整角机产生的模拟输出信号转变成一种数字化的信号。这种独特的设计将根据自整角机数字信号间的数学函数关系，提出一种非常简洁迅速的处理办法。目前，该方法已经成功地在船舶角位移信号测量中得到了广泛地应用。相比其他办法而言，自整角机角位移信号采集是一种成本极低，但又十分方便简洁的一种解决方案。

1.自整角器测量原理

什么是自整角机，为什么自整角机能实现船舶数据中角位移的准确测量。通俗来说，自整角机能够将转角从一种数字信号变换成一种电压信号并可以实现角位移角度的远距离传输。因为自整角机不仅能够准确的测量角位移数据，也能够在较远距离的地方进行数据的传输，故自整角机角位移的测量方法被广泛运用在船舶行业中。因为自整角机是一种特殊的机电元件，具有感应性的特点。所以，自整角机一般都是由两台或者两台以上的机器来进行互相配合使用的，这样才能形成发送机与接收机为一体的特定的工作装置，因为往往自整角机发送基于自整角机接收机。自整角机基本结构相当于一个完整的电动机，这是因为自整角机的动力也是跟电动机一样来源于电磁之间的相互作用力，通过电磁间的相互作用，才能在自整角机中进行信号转变与输出。虽然说自整角机在结构上与电动机特别像，但是自整角机的本质确大大不同于一般的电动机。

下面介绍一下自整角机的结构。自整角机可以按结构的不同分为两大类，一类是接触式，另一类是无接触式。无接触式自整角机由于没有滑动摩擦力，所以相对来说寿命比较长。但是，无接触式自整角机的结构精密，所以性能好。而接触式自整角机则因为结构简单，操作方便，也深受人们的青睐，但其因为受到了电摩擦等而损耗快。目前我国已经自主设计了好几种自整角机，其中设计的自整角机大多都是接触式自整角机。接触式自整角机的主要优点是封闭性能好，在自整角机中封闭性能好就可以缓解自整角机在运行中的不良影响。除了这两种自整角机外，还有一种用途功能较全面的一种自整角机，称为控制力自整角机，目前并没有被广泛研究和使用。

自整角机无论是发送机还是接收机都分为两大部分，分别是定子和转子。三相定子一般由三套结构完全相同的，没有一点差别的绕组组成。其中绕组的匝数以及阻抗等性质也一般完全相同，而且大部分都沿圆形图案彼此互相均匀地存在，而且三者之间也必须相差120°。除了这些要按照规定之外，三相绕组之间存在的端头需要呈现五角星状的具体特定的连接方式。在转子绕组中存在的轴线和定子绕组中存在的轴线连成同一条直线时，这种状态就会被称为0°位置。当自整角机中的转子绕组处在偏离0°位置的状态时时，磁场就会发生变化。磁场一旦变化，三相定子绕组上的感应电压也会随之发生变化，从而使发送机与接收定子之间产生电流。如此才能实现数据信号的传递。实际应用中往往为了在传播应用中获取角位移信息，将通过测量发动机中的三相输出产生的信号来确定转子偏移的角度。

2.普通开发语言的特点

随着计算机的发展，越来越多的行业包括现代的船舶制造业都逐渐采用计算机计算的方式来进行数据的获取与处理。其中在船舶数据处理中，计算机的硬件和软件就要特别满足船舶数据处理的特殊要求。在实际的船舶数据处理中，通过调查比较德国以及丹麦的几家船舶公司所生产的系统，调查人员会发现这些系统基本上都采用组态软件的方式，因为组态软件的方式十分适合于进行数据处理。除此之外，组态软件与其他软件相互配合使用，不仅能提高系统运行速度，也能使系统更加安全。

通俗地讲，只有使船舶数据管理人员充分地利用因特网上的各种信息数据资源，这样才能实时传递给船舶数据管理员有价值的信息，这样能使生产更加具有效率。那么为了实现这套系统一般而言有很多种方法，我们首先想到的是用VB，Delphi。虽然这种语言可以在互联网中能够轻而易举地获得帮助，但是如果想要用这些语言来支持船舶监控程序的编写一般都存在着很多的问题。因为这些软件一般不是为了工业进行设计的，而是为了windows应用软件所开发的软件，所以这些软件的质量一般也得不到保障。而船舶监控软件又要对安全性有着很高的要求，故普通开发语言软件很难满足船舶数据采集的要求。

3.组态软件的概念与重要特点

那么什么才能叫作组态呢？组态其实来源于一个英文单词，因此要理解组态的含义就要到这个英文单词上追求。从Configuration这个单词进行分析我们可以得出来，监控组态软件是一种特殊存在的软件平台，特别面对数据与监控。因此监控组态软件也是一种我们处理数据时要运用到的特别的工具。

在组态软件应用中主要产生以下几种问题：一是如何与采集控制设备间进行数据的交换；二是如何正确处理数据报警以及系统报警；三是一定要具有与第三方程序相对应的接口。将这三点问题处理结束后才能使组态软件中数据可以得到更好地分享。所以，监控系统的管理技术人员一般先填好表格内容，这种表格内容必须提前设计好。填好内容后再利用其他的操作功能就可以将它描绘出来。这样的话，组态软件的应用过程就不仅显得十分地方便，操作起来也更加地简单。而且这样的话如果要想修改应用系统，也省去了不少的麻烦。

根据上面对组态软件特点的分析来说，我们可以知得知足组态软件具有使用灵活、功能多、能实时进行多任务等各种优点。但是组态软件同样也有一个非常大的缺陷，那就是组态软件无法直接利用windows数据库。也就是说，组态软件与上述两种软件一样无法进行网络环境下的数据交换功能。同样也无法产生不需要开发环境就能够直接在用户系统中运行的独立编码程序。所以，组态软件也就没有真正成为可以广泛运用的应用软件。而监控系统需要组态软件的运行环境，而往往不能单独直接在Windows上进行运行，这样的话会给用户带来很多的麻烦。比如在系统崩溃之后，再次安装就是一个很大的问题。因此我们需要采用一个相对来说折中的办法。首先它要能保证编程的灵活性以及独立性。其次，它又必须能简单快捷地完成系统，这就必须要一种控件，即ActiveX控件。

ActiveX控件可以看成是被扩展的OLE控件。这样才能使它能够应用于因特网应用程序。一个OLE控件简单来说就是一个可嵌入的COM。通过对几种不同编程方法的比较，我们可以发现控件能保障Windows所开发的网络、数据库的操作。同时也大大地满足了对船舶监控以及自动化软件开发等功能的特殊要求。而且还能够充分的保障研究演人员这方面的开发成果，也不用担心windows或者开发工具进行升级后对应用软件进行攻击。

4.结语

ActiveX控件也是一种软件。目前很多软件开发商已经在着手研发出这种通用的中间件。在进行编写程序时，我们就可以完成数据的采集。通过上述的比较与讨论，我们很轻松地得出控件具有的独特的优点：那就是控件一方面可以快捷地构建船舶信号数据采集系统。这种船舶信号数据采集系统使数据处理变得很没有危險性，也能使其构建过程变得非常简便快捷。随着计算机监控系统在船舶数据采集中的不断应用，相信构件也能够得到非常好的发展。

参考文献：

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