5067 浏览某型激光陀螺性能检测系统设计与开发
摘要：激光陀螺是捷联惯性导航系统核心器件,其性能关系到惯导能否正常工作。因此检测陀螺性能,筛选出合格的陀螺,对保证惯导系统可靠性具有重要意义。当前检测系统存在着检测项目不全面、检测效率与自动化程度低等不足,无法满足未来对陀螺检修需求。本文基于上述问题,设计一套检测项目全面、检测效率与自动化程度高的激光陀螺性能检测系统,该系统能够检测激光陀螺零偏、随机游走系数、陀螺工作参数等性能指标。系统主要由测试平台、采集控制箱与软件构成。测试平台为陀螺提供工作条件,采集控制箱完成测试平台工况参数采样、控制以及与软件通信,软件实现数据处理与存储、陀螺测试以及与硬件之间通信。测试平台部分设计了陀螺高压供电电路,能够输出1k V直流电压,根据小信号建模方法建立电路数学模型,推导传递函数,绘制伯德图,依据零极点补偿原则得到补偿环节传递函数,并在Simulink平台仿真验证,结果表明补偿后电路动态性能优、纹波电压小。采集控制箱包括滤波、采样、通信与主控电路,滤波电路滤除信号噪声,采样电路根据电信号类型分别设计,保证采集精度。采样后信号传递至主控电路,完成数据的AD转换与整合,并经RS-485通信电路传递至软件。软件为Lab VIEW平台开发,包括测试软件与脉冲计数软件,测试软件用于采集用户指令、执行测试流程、实时监控系统工况、输出测试结果与存储测试数据;脉冲计数软件采用NI-DAQ与NI-PCI采集卡,通过正交编码方式计数双路脉冲个数,并设计滤波器滤除计数序列中抖动频率分量,根据滤波后结果得到精度较高的零偏值。系统联调后检测系统各项性能,均满足技术指标,对陀螺全面检测,所得结果能够评估陀螺性能。系统实现对陀螺检测项目全面、检测效率与自动化程度高的要求,能够满足企业未来对陀螺检修需要,达到预期目的。
关键词：激光陀螺;高压电路;脉冲计数;
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 激光陀螺原理
1.2.1 萨格奈克效应与信号读出原理
1.2.2 陀螺机械结构及外围电路
1.3 国内外研究现状及发展趋势
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 发展趋势
1.4 课题研究意义
1.5 论文主要内容及结构安排
第二章 检测系统整体方案设计
2.1 激光陀螺待检测项目分析
2.2 激光陀螺待测项目测试方法
2.3 系统方案设计
2.3.1 检测系统技术指标与要求
2.3.2 系统整体方案设计
2.4 本章小结
第三章 陀螺高压供电电路设计
3.1 电路技术指标、拓扑设计及器件参数计算
3.1.1 Buck电路参数计算
3.1.2 开关管与二极管选型
3.1.3 变压器设计
3.1.4 LC滤波电路设计
3.2 开关管驱动与吸收电路设计
3.2.1 开关管驱动电路设计
3.2.2 RCD吸收电路设计
3.3 电路仿真与验证
3.4 电路建模与传递函数推导
3.5 环路补偿器设计
3.6 电路输出仿真及分析
3.6.1 输出电压纹波测试
3.6.2 输入电压动态测试
3.6.3 负载动态测试
3.7 本章小结
第四章 检测系统采集控制箱电路设计
4.1 采样电路设计
4.1.1 高压信号采样
4.1.2 低压信号采样
4.1.3 电流信号采样
4.2 滤波电路设计
4.3 通信电路设计
4.4 主控电路设计
4.5 本章小结
第五章 检测系统软件设计
5.1 上位机与硬件通信设计
5.1.1 LabVIEW与NI-VISA
5.1.2 Modbus协议数据交互
5.1.3 SCPI仪器控制
5.2 用户界面设计
5.3 陀螺自动测试流程设计
5.3.1 软件框架设计
5.3.2 陀螺启动及手动测试流程
5.3.3 陀螺输出信号参数提取程序设计
5.3.4 自动测试流程设计
5.4 脉冲计数软件设计
5.4.1 数据采集程序设计
5.4.2 FIR滤波器设计
5.5 数据库连接程序设计
5.6 本章小结
第六章 检测系统测试结果与分析
6.1 陀螺性能测试环境搭建
6.2 系统运行结果采集与分析
6.3 系统技术指标测试与验收
6.3.1 技术指标测试
6.3.2 系统验收测试
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
