專利名稱：船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種對(duì)船舶氣象儀的運(yùn)行情況
進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船舶氣象儀是艦船導(dǎo)航系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，可以測(cè)量艦船所在位置海區(qū)的風(fēng) 速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓等多項(xiàng)氣象要素，進(jìn)而向艦船導(dǎo)航系統(tǒng)傳送實(shí)時(shí)的氣象參數(shù)。船 舶氣象儀一旦故障，將會(huì)影響艦船的導(dǎo)航系統(tǒng)，因此必須保證船舶氣象儀能夠時(shí)刻處于良 好的工作狀態(tài)。 為了保障船舶氣象儀能夠處于良好的狀態(tài)，需要先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和便攜式的測(cè)試 設(shè)備對(duì)船舶氣象儀的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)。但是，目前市面上還沒(méi)有出現(xiàn)一套完整的測(cè)試系 統(tǒng)來(lái)完成對(duì)現(xiàn)有船舶氣象儀的檢測(cè)任務(wù)，以滿足普通船舶操作人員的使用和保障需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)現(xiàn)有船舶氣象儀而設(shè)計(jì)的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶氣象儀運(yùn)行狀況的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，包括用于測(cè)試船舶氣象儀中主儀器運(yùn)行狀態(tài)的主儀器 檢測(cè)模塊、用于測(cè)試船舶氣象儀中傳感器運(yùn)行狀態(tài)的傳感器檢測(cè)模塊、以及與所述主儀器 檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊連接通信的信息處理終端。 進(jìn)一步的，在所述主儀器檢測(cè)模塊中包括處理器和與所述處理器相連接、用于模 仿船舶氣象儀中各種氣象要素傳感器產(chǎn)生并輸出信號(hào)的仿真電路。 其中，在所述的仿真電路中包括風(fēng)速信號(hào)仿真電路、風(fēng)向信號(hào)仿真電路、溫度信號(hào) 仿真電路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓信號(hào)仿真電路、降水量信號(hào)仿真電路和能見度信號(hào)仿真 電路中的至少一種。 又進(jìn)一步的，在所述溫度信號(hào)仿真電路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓信號(hào)仿真電路和
降水量信號(hào)仿真電路中包含有數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收處理器輸出的數(shù)字信號(hào)，
轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出；在所述風(fēng)速信號(hào)仿真電路和風(fēng)向信號(hào)仿真電路中均包含有整形電路
和隔離電路，所述整形電路連接處理器的I/O 口，接收處理器輸出的脈沖信號(hào)或開關(guān)量信
號(hào)，進(jìn)行波形整形處理后，通過(guò)隔離電路輸出；在所述氣壓信號(hào)仿真電路和能見度信號(hào)仿真
電路中包含有電平轉(zhuǎn)換模塊，接收處理器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。 為了方便本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)與船舶氣象儀中的主儀器插接測(cè)試，在所
述仿真電路上設(shè)計(jì)了多種類型的接插件，進(jìn)而通過(guò)接插件連接船舶氣象儀中的主儀器，所
述接插件的類型與船舶氣象儀中主儀器的接口類型相適配。 再進(jìn)一步的，在所述傳感器檢測(cè)模塊中包括微處理器和用于接收船舶氣象儀中各 種氣象要素傳感器輸出信號(hào)的調(diào)理電路，所述調(diào)理電路對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸至
3所述的微處理器。 其中，在所述調(diào)理電路中包含有風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路、風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路、溫度信號(hào) 調(diào)理電路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理電路、降水量信號(hào)調(diào)理電路和能見度信號(hào)調(diào)理 電路中的至少一種。 更進(jìn)一步的，在所述溫度信號(hào)調(diào)理電路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理電路和 降水量信號(hào)調(diào)理電路中包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收傳感器輸出的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 傳輸至微處理器；在所述風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路和風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路中均包含有整形電路和隔 離電路，傳感器輸出的脈沖信號(hào)或開關(guān)量信號(hào)經(jīng)隔離電路傳輸至整形電路，進(jìn)行波形整形 處理后，傳輸至微處理器；在所述氣壓信號(hào)調(diào)理電路和能見度信號(hào)調(diào)理電路中包含有電平 轉(zhuǎn)換模塊，所述電平轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)RS232或者RS485串口接收傳感器輸出的串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換 成微處理器所支持的信號(hào)格式傳輸至所述的微處理器。 同樣的，為了方便本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)與船舶氣象儀中的傳感器插接測(cè)
試，在所述調(diào)理電路上設(shè)計(jì)了多種類型的接插件，進(jìn)而通過(guò)所述接插件連接船舶氣象儀中
的傳感器，所述接插件的類型與船舶氣象儀中傳感器的接口類型相適配。 優(yōu)選的，所述主儀器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊通過(guò)CAN總線與信息處理終端連
接通信；在所述信息處理終端中包含有中央處理器與所述中央處理器相連接的按鍵單元和
顯示屏。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)針 對(duì)目前船舶上普遍使用的氣象儀器進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，能夠很好地完成船舶氣象儀的故障測(cè)試 任務(wù)，縮短船舶氣象儀的測(cè)試診斷時(shí)間，滿足船舶氣象儀的快速維修要求，操作簡(jiǎn)便，測(cè)試 效率高，大大降低了氣象儀的維修費(fèi)用。 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加清楚。


圖1是本發(fā)明所提出的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)總體架構(gòu)圖；
圖2是圖1中信息處理終端的一種實(shí)施例的硬件系統(tǒng)組建框圖；
圖3是圖1中主儀器測(cè)試模塊的一種實(shí)施例的硬件系統(tǒng)組建框圖；
圖4是圖1中傳感器檢測(cè)模塊的一種實(shí)施例的硬件系統(tǒng)組建框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。 本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)在仔細(xì)分析現(xiàn)有船舶氣象儀軟硬件原理和結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上，并充分考慮艦船的維修環(huán)境，確定了便攜式、模塊化設(shè)計(jì)思想。由于船舶氣象儀主 要由主儀器和各種氣象要素傳感器兩大部分組成，因此，本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)針 對(duì)性地分別設(shè)計(jì)了用于測(cè)試船舶氣象儀中主儀器運(yùn)行狀態(tài)的主儀器檢測(cè)模塊和用于測(cè)試 船舶氣象儀中傳感器運(yùn)行狀態(tài)的傳感器檢測(cè)模塊，以及為協(xié)調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行而與所述主儀 器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊連接通信的信息處理終端。系統(tǒng)總體框圖如圖l所示。
下面通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)闡述所述船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)的具體電路構(gòu)建形式及其工作原理。 實(shí)施例一，參見圖1所示，在本實(shí)施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)中，信息處理終端是 系統(tǒng)的控制核心，可以提供人機(jī)交互的界面和操作按鍵等，以響應(yīng)用戶的操作命令并實(shí)時(shí) 顯示檢測(cè)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶氣象儀故障的快速定位。 本實(shí)施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)可以提供三種工作方式檢測(cè)船舶氣象儀中主儀 器的運(yùn)行狀態(tài)、檢測(cè)船舶氣象儀中傳感器的運(yùn)行狀態(tài)、以及系統(tǒng)自身運(yùn)行狀態(tài)的自檢測(cè)。
下面對(duì)系統(tǒng)上述三種工作方式的具體工作原理進(jìn)行詳細(xì)論述如下
(1)對(duì)船舶氣象儀中的主儀器進(jìn)行檢測(cè) 本實(shí)施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)船舶氣象儀中的主儀器進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試，以 判斷主儀器及其內(nèi)部功能模塊是否存在故障。檢測(cè)時(shí)，維修人員可以通過(guò)信息處理終端將 操作命令傳輸至主儀器檢測(cè)模塊，利用主儀器檢測(cè)模塊仿真輸出用戶所設(shè)定的傳感器信 號(hào)，進(jìn)而作用于船舶氣象儀中的主儀器，以觀察氣象儀中的主儀器是否按照設(shè)定的規(guī)律發(fā) 生了變化，并以此來(lái)判斷主儀器是否存在故障。其連接方向及工作流程參見圖1中上方實(shí) 線箭頭所示。 在具體操作過(guò)程中，本實(shí)施例的主儀器檢測(cè)模塊可以分三檔仿真輸出傳感器信
號(hào)，比如低檔、中檔、高檔。維修人員可以按照從內(nèi)到外或者從外到內(nèi)的順序?qū)鞲衅餍盘?hào)
逐級(jí)連接到船舶氣象儀中主儀器相應(yīng)的接插件上，同時(shí)觀察船舶氣象儀顯示屏上風(fēng)速、風(fēng)
向、溫度、濕度、氣壓、降水量和能見度等的測(cè)量數(shù)據(jù)，如果這些測(cè)量數(shù)據(jù)跟隨船舶氣象儀測(cè)
試系統(tǒng)設(shè)定值的變化而變化，可以確定這一級(jí)沒(méi)有故障；否則，可以確定故障就在這一級(jí)。 舉例說(shuō)明比如按照從外到內(nèi)的順序逐級(jí)檢測(cè)船舶氣象儀的主儀器。首先，將主儀
器檢測(cè)模塊輸出傳感器信號(hào)的接插件連接到氣象儀主儀器的外部接插件上，觀察船舶氣象
儀的測(cè)量數(shù)據(jù)，若運(yùn)行正常，則氣象儀整機(jī)無(wú)故障，無(wú)需進(jìn)行下一步測(cè)試。若運(yùn)行不正常，則
故障可能出現(xiàn)在外部接插件或者內(nèi)部功能模塊上，此時(shí)，需要將主儀器檢測(cè)模塊的接插件
連接到氣象儀主儀器內(nèi)部的轉(zhuǎn)接板上，進(jìn)行第二級(jí)測(cè)試。若氣象儀運(yùn)行正常，則故障就在外
部接插件上，無(wú)需再進(jìn)行下一步測(cè)試，直接維修或者更換氣象儀主儀器的外部接插件即可。
若運(yùn)行仍不正常，則故障可能出現(xiàn)在轉(zhuǎn)接板或者內(nèi)部獨(dú)立功能的電路模板上，此時(shí)，需要將
主儀器檢測(cè)模塊的接插件連接到氣象儀主儀器內(nèi)部的獨(dú)立功能電路模板上，進(jìn)行第三級(jí)測(cè)
試，以此類推，以實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位。 為了方便主儀器檢測(cè)模塊與氣象儀主儀器相連接，本實(shí)施例優(yōu)選按照氣象儀主儀
器中設(shè)置的各級(jí)接插件類型選擇與之適配的接口類型來(lái)設(shè)計(jì)主儀器檢測(cè)模塊的接插件類
型，以方便維修人員的測(cè)試工作。
(2)對(duì)船舶氣象儀中的傳感器進(jìn)行檢測(cè) 本實(shí)施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有船舶氣象 儀中傳感器設(shè)備及其傳輸線路是否故障做出準(zhǔn)確的檢測(cè)和快速的判斷。檢測(cè)時(shí)，維修人員 可以利用傳感器檢測(cè)模塊上配置的電纜接插件連接船舶氣象儀中需要測(cè)試的傳感器，接收 傳感器發(fā)出的信號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳輸至信息處理終端，以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值或者檢測(cè)結(jié)果。維 修人員按照操作規(guī)程使傳感器的輸出信號(hào)發(fā)生一個(gè)特定的變化，觀察信息處理終端顯示的 測(cè)量值是否根據(jù)接收到的傳感器信號(hào)發(fā)生了預(yù)期的變化，進(jìn)而得出傳感器是否故障的診斷 結(jié)果。其連接方向及工作流程參見圖1中下方實(shí)線箭頭所示。
舉例說(shuō)明比如對(duì)船舶氣象儀中的溫度傳感器進(jìn)行測(cè)試，維修人員可以通過(guò)加熱 溫度傳感器周圍的環(huán)境溫度來(lái)使溫度傳感器的輸出信號(hào)盡快地發(fā)生變化，如果通過(guò)信息處 理終端顯示的溫度測(cè)量值升高，則認(rèn)為該溫度傳感器正常。若對(duì)風(fēng)向傳感器進(jìn)行檢測(cè)，則可 以人為地將風(fēng)向標(biāo)旋轉(zhuǎn)一周，信息處理終端自動(dòng)判斷風(fēng)向傳感器在0 360。測(cè)量范圍內(nèi) 是否缺向并給出檢測(cè)結(jié)果。 為了方便傳感器檢測(cè)模塊與船舶氣象儀中的各種氣象要素傳感器相連接，本實(shí)施
例對(duì)各種氣象要素傳感器的接插件類型進(jìn)行了綜合考慮，并在傳感器檢測(cè)模塊上進(jìn)行了兼
容性設(shè)計(jì)，使其上配置的接插件類型與氣象儀中傳感器設(shè)置的接插件類型相適配，以此來(lái)
方便維修人員的測(cè)試工作。
(3)船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)的自檢測(cè) 本實(shí)施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)自身狀況做出檢測(cè)，以排除由于系統(tǒng) 自身故障所導(dǎo)致的檢測(cè)失誤問(wèn)題。檢測(cè)時(shí)，把主儀器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊分別連接 到船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)的信息處理終端上，并把主儀器檢測(cè)模塊的風(fēng)、溫濕、氣壓、降水量、 能見度等輸出接口與傳感器檢測(cè)模塊上與之對(duì)應(yīng)的輸入接口連接起來(lái)。通過(guò)信息處理終端 中的操作按鍵輸入用戶指令和設(shè)定參數(shù)，進(jìn)而控制主儀器檢測(cè)模塊輸出相應(yīng)的信號(hào)，同時(shí) 接收傳感器檢測(cè)模塊的采樣數(shù)據(jù)，并與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)兩者是否一致，得出船舶氣 象儀測(cè)試系統(tǒng)本身是否故障的診斷結(jié)果。圖1中虛線箭頭表示船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行自 檢測(cè)時(shí)的連接方向及工作流程。 下面對(duì)本實(shí)施例中船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)中各部分的硬件組建結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地描 述。 參見圖2所示，本實(shí)施例的信息處理終端主要由中央處理器、顯示屏、按鍵、接口 電路、供電單元等部分組成。其中的中央處理器可以選用Atmel公司的AVR單片機(jī)進(jìn)行具 體設(shè)計(jì)，由于其內(nèi)部集成有AD轉(zhuǎn)換器，CAN控制器等豐富的硬件資源，因此只需配置少量的
外圍電路便可組成集控制、通信功能于一體的中央處理系統(tǒng)，既可減小系統(tǒng)規(guī)模，又可提高 系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供電可以采用外接交流220V電源或者配置充電鋰電池 等多種方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行具體限制。 考慮到艦船工作環(huán)境相對(duì)惡劣，加上電子裝備甚多，電磁干擾嚴(yán)重，因此，在本實(shí) 施例的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)中，各模塊之間優(yōu)選采用CAN總線進(jìn)行通信。因?yàn)镃AN總線是 一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，因此采用CAN總線將 主儀器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊連接到信息處理終端的接口電路上，實(shí)現(xiàn)模塊之間的連 接通信，可以確保模塊間信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?圖3為船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)中主儀器檢測(cè)模塊的硬件電路架構(gòu)圖，主要包括處理 器和與所述處理器相連接、用于模仿船舶氣象儀中各種氣象要素傳感器產(chǎn)生并輸出信號(hào)的 仿真電路。其中的處理器也可以采用AVR單片機(jī)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 出于對(duì)目前船舶氣象儀中所使用的傳感器種類的考慮，本實(shí)施例的仿真電路主要 包括風(fēng)速信號(hào)仿真電路、風(fēng)向信號(hào)仿真電路、溫度信號(hào)仿真電路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓 信號(hào)仿真電路、降水量信號(hào)仿真電路和能見度信號(hào)仿真電路，或者根據(jù)需要選擇其中的一 種或者多種與處理器連接，構(gòu)建主儀器檢測(cè)模塊。當(dāng)然，也可以在此基礎(chǔ)上根據(jù)需要進(jìn)行不 同功能仿真電路的擴(kuò)充，本實(shí)施例并不僅限于以上舉例。
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對(duì)于各仿真電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)，可以根據(jù)所要模仿的氣象要素傳感器的輸 出信號(hào)類型進(jìn)行針對(duì)性地區(qū)別設(shè)計(jì)。舉例說(shuō)明對(duì)于目前船舶氣象儀中用于測(cè)量風(fēng)速的傳 感器通常輸出脈沖形式的信號(hào)；用于測(cè)量風(fēng)向的傳感器一般輸出開關(guān)量信號(hào)。因此，在設(shè)計(jì) 風(fēng)速信號(hào)仿真電路和風(fēng)向信號(hào)仿真電路時(shí)，可以具體采用隔離電路和整形電路來(lái)組建仿真 電路，即通過(guò)整形電路的輸入端連接處理器的其中一路I/O 口 ，接收處理器輸出的表示風(fēng) 速的脈沖信號(hào)或者表示風(fēng)向的開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)整形電路進(jìn)行波形處理后，通過(guò)其輸出端傳 輸至隔離電路進(jìn)行隔離處理，進(jìn)而通過(guò)隔離電路的輸出端連接接插件，在對(duì)氣象儀主儀器 進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，輸出設(shè)定的脈沖信號(hào)或開關(guān)量信號(hào)至氣象儀中主儀器的相應(yīng)接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì) 主儀器的逐級(jí)故障排查。 考慮到目前船舶氣象儀中的溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器和降水量傳感 器都是以模擬電壓、模擬電流或者模擬電阻的信號(hào)形式輸出信號(hào)，因此，在本實(shí)施例的溫度 信號(hào)仿真電路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓信號(hào)仿真電路和降水量信號(hào)仿真電路中均設(shè)計(jì)了 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸入接口連接處理器，接收處理器輸出的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后， 生成模擬電壓信號(hào)、模擬電流信號(hào)或者模擬電阻信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)接插件傳輸至氣象儀中主 儀器的相應(yīng)接口 ，滿足主儀器的信號(hào)接收要求。 為了提高測(cè)試精度，本實(shí)施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器優(yōu)選采用高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行 電路設(shè)計(jì)。 對(duì)于采用RS232或者RS485等串口通信方式傳輸信號(hào)的傳感器來(lái)說(shuō)，比如目前的 能見度傳感器或者某些氣壓傳感器來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)與之對(duì)應(yīng)的能見度信號(hào)仿真電路和氣壓信 號(hào)仿真電路時(shí)，可以采用一顆電平轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，將電平轉(zhuǎn)換模塊連接在處理器 的串口或者I/O 口與主儀器檢測(cè)模塊的串口接插件之間，接收處理器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)并轉(zhuǎn) 換成RS232或者RS485等串行數(shù)據(jù)形式，通過(guò)串口接插件輸出至氣象儀中主儀器的相應(yīng)串 口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主儀器內(nèi)部故障的檢測(cè)。 當(dāng)然，上述仿真電路的設(shè)計(jì)方式只是一種優(yōu)選的具體實(shí)施例而已，本實(shí)施例并不 僅限于以上舉例。 在本實(shí)施例的主儀器檢測(cè)模塊中還設(shè)計(jì)有與處理器相連接的CAN總線接口電路， 通過(guò)CAN總線連接信息處理終端中的CAN總線接口電路，以實(shí)現(xiàn)主儀器檢測(cè)模塊與信息處 理終端的連接通信。 圖4為船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)中傳感器檢測(cè)模塊的硬件電路架構(gòu)圖，主要包括微處 理器和用于接收船舶氣象儀中各種氣象要素傳感器輸出的信號(hào)的調(diào)理電路。其中的微處理 器同樣可以采用AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 在本實(shí)施例中，所述的調(diào)理電路可以具體包括風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路、風(fēng)向信號(hào)調(diào)理 電路、溫度信號(hào)調(diào)理電路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理電路、降水量信號(hào)調(diào)理電路和 能見度信號(hào)調(diào)理電路中的一種、多種或者全部，當(dāng)然，也可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行其他功能調(diào)理 電路的擴(kuò)充，本實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行具體限制。 同主儀器檢測(cè)模塊中各仿真電路的具體設(shè)計(jì)方式，本實(shí)施例的風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路 和風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路同樣可以采用整形電路和隔離電路組建實(shí)現(xiàn)。其中，用于測(cè)量風(fēng)速或 者風(fēng)向的傳感器輸出的脈沖信號(hào)或者開關(guān)量信號(hào)首先通過(guò)例如光耦等隔離電路接收并進(jìn) 行隔離處理后，傳輸至整形電路進(jìn)行波形的整形處理，然后傳輸至微處理器的I/O 口，實(shí)現(xiàn)
7對(duì)風(fēng)速大小或者當(dāng)前風(fēng)向的有效識(shí)別，并將測(cè)試結(jié)果通過(guò)CAN總線傳輸至信息處理終端， 顯示在信息處理終端上的顯示屏上，方便維修人員觀察測(cè)試結(jié)果。 同理，本實(shí)施例的溫度信號(hào)調(diào)理電路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理電路和降 水量信號(hào)調(diào)理電路可以采用高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì)。即利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 接收傳感器輸出的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至微處理器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、氣 壓、降水量等天氣要素情況的檢測(cè)。所得到的檢測(cè)值同樣可以通過(guò)CAN總線傳輸至信息處 理終端，進(jìn)行顯示。 在上述氣壓信號(hào)調(diào)理電路中可以同時(shí)設(shè)計(jì)電平轉(zhuǎn)換模塊，以滿足某些利用串口通 信方式傳輸信號(hào)的氣壓傳感器的信號(hào)接收要求。同樣的，能見度信號(hào)調(diào)理電路也可以采用 電平轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，將所述電平轉(zhuǎn)換模塊連接在微處理器的串口或者I/O 口與傳 感器檢測(cè)模塊的串口接插件之間，通過(guò)RS232或者RS485串口接收傳感器輸出的串行數(shù)據(jù)， 轉(zhuǎn)換成微處理器所支持的信號(hào)格式傳輸至所述的微處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓信號(hào)或者能見度信 號(hào)的檢測(cè)和顯示。 當(dāng)然，上述調(diào)理電路的具體設(shè)計(jì)方式也只是一種優(yōu)選的實(shí)施例而已，本實(shí)施例并 不僅限于以上舉例。 圖4中，微處理器通過(guò)CAN總線接口電路連接CAN總線，進(jìn)而通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)與 信息處理終端的連接通信。 本實(shí)施例針對(duì)船舶氣象儀保障維修需求設(shè)計(jì)了船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各 個(gè)模塊都采用基于AVR單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)，模塊之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，由此可以方 便系統(tǒng)日后進(jìn)行功能性的擴(kuò)展設(shè)計(jì)。此船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)可以適配船舶氣象儀不同類型 的接插件，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)船舶氣象儀是否異常進(jìn)行判斷，對(duì)于出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速定 位，從而提高了維修效率，對(duì)保障船舶氣象儀時(shí)刻保持良好的運(yùn)行狀態(tài)提供了有力的技術(shù) 支持。 當(dāng)然，以上所述僅是本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這 些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于包括用于測(cè)試船舶氣象儀中主儀器運(yùn)行狀態(tài)的主儀器檢測(cè)模塊、用于測(cè)試船舶氣象儀中傳感器運(yùn)行狀態(tài)的傳感器檢測(cè)模塊、以及與所述主儀器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊連接通信的信息處理終端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于在所述主儀器檢測(cè)模塊 中包括處理器和與所述處理器相連接、用于模仿船舶氣象儀中各種氣象要素傳感器產(chǎn)生并 輸出信號(hào)的仿真電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述仿真電路包括風(fēng)速 信號(hào)仿真電路、風(fēng)向信號(hào)仿真電路、溫度信號(hào)仿真電路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓信號(hào)仿真 電路、降水量信號(hào)仿真電路和能見度信號(hào)仿真電路中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于在所述溫度信號(hào)仿真電 路、濕度信號(hào)仿真電路、氣壓信號(hào)仿真電路和降水量信號(hào)仿真電路中包含有數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所 述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收處理器輸出的數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出；在所述風(fēng)速信號(hào)仿真電 路和風(fēng)向信號(hào)仿真電路中均包含有整形電路和隔離電路，所述整形電路連接處理器的1/0 口 ，接收處理器輸出的脈沖信號(hào)或開關(guān)量信號(hào)，進(jìn)行波形整形處理后，通過(guò)隔離電路輸出； 在所述氣壓信號(hào)仿真電路和能見度信號(hào)仿真電路中包含有電平轉(zhuǎn)換模塊，接收處理器輸出 的數(shù)據(jù)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述仿真電路通過(guò)接插 件連接船舶氣象儀中的主儀器，所述接插件的類型與船舶氣象儀中主儀器的接口類型相適 配。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于在所述傳 感器檢測(cè)模塊中包括微處理器和用于接收船舶氣象儀中各種氣象要素傳感器輸出的信號(hào) 的調(diào)理電路，所述調(diào)理電路對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸至所述的微處理器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)理電路包括風(fēng)速 信號(hào)調(diào)理電路、風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路、溫度信號(hào)調(diào)理電路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理 電路、降水量信號(hào)調(diào)理電路和能見度信號(hào)調(diào)理電路中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于在所述溫度信號(hào)調(diào)理電 路、濕度信號(hào)調(diào)理電路、氣壓信號(hào)調(diào)理電路和降水量信號(hào)調(diào)理電路中包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接 收傳感器輸出的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至微處理器；在所述風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路和 風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路中均包含有整形電路和隔離電路，傳感器輸出的脈沖信號(hào)或開關(guān)量信號(hào) 經(jīng)隔離電路傳輸至整形電路，進(jìn)行波形整形處理后，傳輸至微處理器；在所述氣壓信號(hào)調(diào) 理電路和能見度信號(hào)調(diào)理電路中包含有電平轉(zhuǎn)換模塊，所述電平轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)RS232或者 RS485串口接收傳感器輸出的串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成微處理器所支持的信號(hào)格式傳輸至所述的 微處理器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)理電路通過(guò)接插 件連接船舶氣象儀中的傳感器，所述接插件的類型與船舶氣象儀中傳感器的接口類型相適 配。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述主儀器檢測(cè)模塊和 傳感器檢測(cè)模塊通過(guò)CAN總線與信息處理終端連接通信；在所述信息處理終端中包含有中央處理器與所述中央處理器相連接的按鍵單元和顯示屏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)，包括用于測(cè)試船舶氣象儀中主儀器運(yùn)行狀態(tài)的主儀器檢測(cè)模塊、用于測(cè)試船舶氣象儀中傳感器運(yùn)行狀態(tài)的傳感器檢測(cè)模塊、以及與所述主儀器檢測(cè)模塊和傳感器檢測(cè)模塊連接通信的信息處理終端。本發(fā)明的船舶氣象儀測(cè)試系統(tǒng)針對(duì)目前船舶上普遍使用的氣象儀器進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，能夠很好地完成船舶氣象儀的故障測(cè)試任務(wù)，縮短船舶氣象儀的測(cè)試診斷時(shí)間，滿足船舶氣象儀的快速維修要求，操作簡(jiǎn)便，測(cè)試效率高，大大降低了氣象儀的維修費(fèi)用。
文檔編號(hào)G01W1/02GK101776773SQ20101011303
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者于宏波, 劉濤, 宋文杰, 張志偉, 李春立, 漆隨平, 趙娜, 郭顏萍 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所