用于重装空投的张力传感器研制

摘要

随着我国在大型运输机制造上取得的突破，对于重装空投系统的需求也迫切增加，在重装空投系统的研发当中，配套的降落伞伞带张力的实时测量有着非常重要的价值。本文设计了一款针对重装空投降落伞的伞带张力测量传感器，同时为之设计了一个较为完整的传感器测试系统。该系统采用ZigBee无线通讯的方式，可实现对多个张力传感器节点的数据采集管理，将多个传感器测量到的伞带张力进行存储和发送。
　　针对现有的张力传感器存在的量程小、安装方式对伞带有破坏性等问题，设计了一款适用于重装空投的旁压式大量程张力传感器，并且在结构设计中尽量减少了安装及拆卸对精度带来的影响。利用ANSYS Workbench，采用有限元法对所设计传感器的结构进行受力情况的分析，确保设计的传感器结构能满足大量程检测的需要；提出一种根据应变片结构建立的有限元模型，获取传感器受力及应变分布。最后经过拉力测试试验，表明了该传感器在结构设计上能满足测量和安装的需要，并且给出了传感器相关性能参数，验证了本文所采用的有限元分析方法的有效性及正确性。
　　采用ZigBee无线通讯方式实现张力数据的采集与管理，从而解决了在空投试验中多个传感器同时工作的控制管理问题。通过阈值的设计，实现了在有限的存储空间内将整个重装空投试验过程中关键的伞带张力数据进行存储，完成重装空投中伞带张力最大值的捕捉以及到达时间点的获取，所有数据可传送给地面站的上位机进行存储、显示和处理。最后通过测试证明了所设计的张力传感器测试系统能够正常工作。
　　最后对整个系统的研究工作做了总结和展望，对后续张力传感器系统的研究提出了改进意见及参考依据。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文的主要工作和行文结构

第二章 张力传感器系统的总体设计

2.1 传感器测试系统架构

2.2 系统的主要技术要求

2.3 关键技术的研究

2.4 本章小结

第三章 传感器结构设计及力学仿真

3.1 张力传感器的设计要点

3.2 重装空投张力传感器结构设计

3.3 重装空投张力传感器静力学仿真

3.4 重装空投张力传感器模态分析

3.5 传感器加工实物图展示

3.6 本章小结

第四章 传感系统的设计

4.1 开发平台的选择

4.2 系统功能设计及硬件支持

4.3 传感系统的软件实现

4.4 无线通讯模块

4.5 串口通讯模块

4.6 本章小结

第五章 测试系统设计及实验验证

5.1 上位机功能需求

5.2 测试软件设计

5.3 系统功能测试

5.4 张力传感器性能测试

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究不足及展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文