基于虚拟仪器的船用计程仪信号发送仪器检测系统研究

摘要

船用计程仪是一种测量船舶航速和累计航程的导航仪器，对船舶驾驶极为重要。信号发送仪器作为计程仪为其它导航设备提供航速航程数据的桥梁，是船舶定位和导航系统的关键模块。其工作状态的好坏直接影响船舶位移的推算，因此，对信号发送仪器进行状态检测非常重要。信号发送仪器在检测过程中需要进行测试信号连接，发送接收精度等性能检测。由于其控制信号复杂，输出信号各异，传统的硬件设备无法满足检测需求，而国内外对这一模块尚无相关的自动检测设备。
　　为解决这一难题，本文设计了一种基于虚拟仪器技术的计程仪信号发送仪器自动化检测系统，使用软件代替传统检测硬件实现了该模块的状态检测。该系统的基本原理是为信号发送仪器提供控制信号，通过分别采集其各个接口的输出信号并与标准信号库进行对比，从而判断设定条件下信号发送仪器的信号连接及发送接受精度是否正确。
　　本文的主要工作是信号发送仪器检测系统的设计开发。检测系统主要包括控制信号输出、反馈信号采集、数据存储及旋转变压器等模块。在旋转变压器检测模块设计过程中，由于其信号数量多，建立标准库所需数据处理量过大、正余弦模拟电压故障特征不明显，不利于检测人员状态识别。本文创新性地提出将每个旋转变压器输出的两路复杂正余弦模拟信号解算成简单的角度信号，降低了故障诊断的难度，减少了数据处理量。在解算方法上，通过数据采集、数字信号处理及反三角运算等理论结合LabVIEW软件平台设计了一种新的旋转变压器解算方法，通过实验验证该方法具有成本低、精度高、操作便捷等特点。由于信号发送仪器包含励磁电压幅值不同的两种型号的旋转变压器，在励磁电源的选择上，本文设计了一种单片机配搭硬件电路的500Hz励磁电源模块，降低系统成本，同时该模块集成在电路板上，节省了检测系统内部空间，提高了可靠性。
　　本课题采用虚拟仪器技术用软件界面代替传统检测设备轻便、高效、人机界面友好、检测功能齐全。实船检测结果准确、可靠，降低了检测人员工作量，提高了故障诊断效率，同时也为相关电气设备的状态检测提供了一种行之有效的途径。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 测试技术应用概况及发展趋势

1.3 虚拟仪器概述

1.4 课题的主要工作和研究内容

第二章 检测系统总体方案设计

2.1 检测系统功能需求

2.2 检测系统设计原则

2.3 检测系统总体设计

2.4 本章小结

第三章 旋转变压器及解算

3.1 旋转变压器概述

3.2 正余弦旋转变压器简介

3.3 传统正余弦旋转变压器解算

3.4 本课题采用的解算方法

3.5 数据采集

3.6 数字滤波

3.7 采样数字信号处理

3.8 软件解算法LabVIEW实现

3.9 LabVIEW解算法精度验证及分析

3.10 本章小结

第四章 检测系统硬件设计

4.1 硬件总体设计

4.2 检测系统硬件平台

4.3 外围电路的设计与实现

4.4 500Hz励磁电源模块

4.5 本章小结

第五章 检测系统软件设计

5.1 检测系统软件总体设计

5.2 数据采集模块

5.3 数据发送模块

5.4 数据存储调用模块

5.5 旋转变压器检测模块

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

附录1

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文