具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在...上”、“布置在...上方”以及“布置在...之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在...上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在...下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

本发明提出了一种基于高速开关阵列的滑环模拟器，其不仅可以实现导线上的电能、电信号传输，还能模拟滑环上的电特性、如电阻波动、电磁干扰、瞬断特性。其中电阻波动为定子和转子发生相对转对时在传输线路上变现的电阻变化，电磁干扰为空间环境和电子线路对滑环环路上的噪声干扰，瞬断为定子和转子出现的瞬时短暂脱离并导致电信号的短暂传输终止。导电滑环模拟器包括噪声模拟器、开关阵列、可选的控制总线、导线、可选的壳体。噪声模拟器用于在传输导线上添加电噪声，模拟导电滑环传输线路上的电学噪声；开关阵列通过控制总线对每一路开关实现高速控制，通过开关接通数量控制传输线路上的电阻大小，以模拟导电滑环传输线路上的电阻波动，并通过开关的同时短暂断开模拟滑环的瞬断特性。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的用于模拟导电滑环的模拟器100的示意图。

如图1所示，根据本发明的用于模拟导电滑环的模拟器100包括多个传输通道1-n。导电滑环通常为多路，因此可采用多个传输通道来模拟多通道滑环，但是单通道滑环也是可设想的。每个传输通道1-n均包括下列部件，其中一些部件是可选部件：

·开关阵列102，其具有n个彼此并联的开关单元(未示出)，其中n为整数，每个开关单元具有导通电阻R，所述开关阵列被配置为根据从控制总线103接收的控制信号接通和/或断开相应数目的开关单元以便调节接入传输通道的电阻。所述开关单元例如是双向导通的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。在此，双向导通是指，电流可以在两个方向、即正向和反向上流动，使得模拟器的两个端子既可充当输入端，也可充当输出端，由此实现双向的电流和电能传输。其它开关也是可设想的、例如三极管开关。

·控制总线103，其用于将控制信号传输给开关阵列102。控制总线103将开关阵列102连接到控制器以实现开关单元的控制。

·噪声模拟器101，其被配置为模拟导电滑环中的电磁干扰。例如，噪声模拟器101被配置为输出所存储或所接收的电磁噪声，其中所述电磁噪声是从导电滑环中采集的，由此实现导电滑环中的更真实的电磁噪声模拟。

·传输导线104，其用于将传输通道中的各组件彼此电连接。在此，噪声模拟器101和开关阵列102彼此串联。

·可选的壳体105，其用于容纳模拟器100的各组件。

图2示出了根据本发明的模拟器100的开关阵列102的示意图。

如图2所示，开关阵列102包括下列部件，其中一些部件是可选部件：

·多个开关单元201(在本实施例中为4个，但是其它数目也是可设想的)，所述开关单元201彼此并联，并且它们的控制端203连接到控制单元204的输出端，其中控制单元204的输出端处的输出信号可控制相应开关单元201的通断。开关单元201例如是CMOS双向开关并且，控制单元201例如为选通器件，其选通输入端205连接到控制总线，由于CMOS双向开关201可以双向导通，因此输入输出端202无输入和输出之分，对控制端203施加控制信号可以控制CMOS双向开关的导通和断开。单个CMOS双向开关201例如可以实现数十毫欧级的导通电阻及纳秒级的开关速度，可以用于模拟导电滑环上毫欧级的电阻波动和纳秒级的瞬断。

下面阐述模拟器100的各工作模式。

噪声模拟：噪声模拟器101可以模拟导电滑环上的电磁干扰，例如空间电磁场在电刷上引起的电磁干扰。噪声模拟过程包含以下步骤：

1)在导电滑环不转动情况下，测量和存储传输线路上的电磁噪声。

2)将存储的噪声置入噪声模拟器101内部，循环添加采集的噪声，在导电滑环模拟过程中，一直循环执行。

电阻波动模拟：电阻波动指导电滑环转动过程中，传输线路上的电阻变化，通常用测量的最大值减去电阻测量最小值。

具体实施步骤为：

1)静止导电滑环，测量导电滑环传输线上的静态电阻R1。

2)利用电机带动滑环按照预定转速旋转一周，测量并存储导3)电滑环传输线路上的电阻值序列，并计算电阻序列最小波动电阻R2。

3)测量单个CMOS双向导通开关的导通电阻为R，开关阵列单元的数目n需满足下式：

开关阵列单元n数量越多，电阻调节分辨率越高，能够模拟更细腻的电阻波动。

4)用步骤1)中测量的静态电阻R1和步骤3)中测量的CMOS双向导通开关的导通电阻R，计算在模拟导电滑环静态时需接通的开关数量k，数量k满足

通过控制端205向控制器输入开关数量命令，使得双向开关201接通的数量为k。

5)依次从步骤2)获取的电阻测量值中取出电阻值与上一个电阻值比较，第一个值与步骤1)中的静态电阻R比较，计算需要增加或者减少的双向开关201的数量，设定电阻增加R3，则需要断开的双向开关201数量h满足

若电阻波动导致电阻减少R3，则需额外接通h个双向开关，并在之前的导通开关数量上通过加减h计算最终需要接通的双向开关201数量m。

6)重复步骤5)直至步骤2)中的电阻值序列输出完毕，得到控制开关数量m序列。

7)将数量m序列按顺序通过控制总线205输入给控制器204，控制器204将根据命令控制每个开关的控制端203，控制整个阵列接通的开关数量为m，直至序列输出完毕。

8)重复步骤7)使得导电滑环模拟过程一直循环持续。

上述设计中，需挑选具有合适导通电阻R的CMOS双向开关，使得增加或者减少的开关数量h满足h≥0且

h≤n-k

瞬断特性模拟：瞬断特性表型为传输线路上的短暂瞬时断开，可以通过控制双向开关201的接通数量为0实现。实施步骤为：

1)利用电机带动滑环按照预定转速旋转，用滑环测试仪测量转动过程中出现的瞬断时间t。

2)电阻波动模拟的步骤7)执行过程中，记录当前接通数量为j，通过控制总线205输入接通开关数量0的指令给控制器204，t时间后，通过控制总线205输入接通开关数量j的指令给控制器204，实现时长为t的瞬断。

3)按所需模拟的导电滑环的瞬断频率重复执行步骤2)。

本发明至少具有下列有益效果：本发明提出的滑环模拟器，不仅可以实现导线上的电能、电信号传输，还能模拟滑环上的电特性、如电阻波动、电磁干扰、瞬断特性等；其中电阻波动为定子和转子发生相对转对时在传输线路上变现的电阻变化，电磁干扰为空间环境和电子线路对滑环环路上的噪声干扰，瞬断为定子和转子出现的瞬时短暂脱离并导致电信号的短暂传输终止；噪声模拟器可在传输导线上添加电噪声，模拟导电滑环传输线路上的电学噪声；开关阵列通过控制总线对每一路开关实现高速控制，通过开关接通数量控制传输线路上的电阻大小，以模拟导电滑环传输线路上的电阻波动，并通过开关的同时短暂断开模拟滑环的瞬断特性。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。