陀螺仪径向磁通数字化测量的研究

摘要

陀螺仪是惯性导航系统不可缺少的重要部件之一，陀螺仪不但在军事、航空、航天领域发挥着巨大作用，而且在国民经济的其它领域中也得到广泛的应用。陀螺仪研发及生产中的核心技术之一是实现对其径向磁通高精度快速测量。随着微电子技术的迅速发展，针对陀螺仪磁通监测也逐渐趋向自动化、数字化、小型化和仪器化的方向发展，磁通常规测量方法有磁通计法、特斯拉计法等，然而针对陀螺仪径向磁通的测量示值均需转为工艺参数示值，而且随着航海、航空事业的发展，对运载体的控制和导航精度的要求越来越高，对陀螺仪应用技术指标的要求也不断提高。 本研究通过对陀螺仪径向磁通信号的产生、特点及测量方法的分析，在总结前人工作的基础上，结合磁通数字化测量所涉及的基本原理及相关技术展开相关应用的研究，最终实现对磁电式陀螺仪径向磁通数字化的测量。本课题主要围绕以下工作展开：⑴高精度低漂移电子积分器设计与实现；⑵高信噪比放大电路的设计；⑶单片机数据采集和控制系统研制；⑷微机控制、数据处理和分析系统软件设计。并有针对性的进行了相应的实验，通过对实验数据的分析，结合误差产生的原因，调整硬件电路参数及软件算法。最后借助VS20标准伏秒发生器和BH3/4标准互感器分别对所研制数字式磁通测试仪进行标定，实验结果表明，基于电子积分器的数字式磁通测试仪的测量精度达到国家标准规定小于2%的测量要求。可以用于陀螺仪生产线中的产品检验。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2磁通测量技术研究综述

1.2.1磁通测量技术概述

1.2.2磁通测量技术现状分析

1.2.3磁通测量技术的发展趋势

1.3电子积分器的应用及发展状况

1.4数据采集系统的应用趋势

1.5本文主要的研究内容

1.6本文安排

2磁通数字化测量原理

2.1磁通数字化测量原理综述

2.2磁性材料磁特性测量方法标准

2.3磁通数字化测量原理

2.3.1电磁感应原理

2.3.2电子积分器原理

2.3.3数据采集系统工作原理

2.4测量系统的标定原理

2.4.1测量系统标定原理综述

2.4.2标准互感器标定测量系统原理

2.4.3标准伏秒发生器标定测量系统原理

2.5小结

3 磁通数字化测量系统硬件设计与实现

3.1磁通数字化测量系统综述

3.1.1磁通测量信号的产生

3.1.2磁通测量信号的特点及测量方法

3.1.3磁通数字化测量系统组成

3.2高精度低漂移电子积分器的设计与实现

3.2.1基本电子积分器原理

3.2.2实际积分器误差分析

3.2.3消除积分输出误差措施

3.2.4电子积分电路硬件设计与实现

3.2.5积分器相关实验及数据分析

3.3信号放大电路的设计与实现

3.3.1信号放大电路原理

3.3.2信号放大电路器件选择

3.3.3信号放大电路硬件设计与实现

3.3.4信号放大电路性能测试

3.4数据采集系统硬件设计与实现

3.4.1数据采集系统组成

3.4.2模/数转换接口电路设计

3.4.3键盘和显示接口电路设计

3.4.4继电器控制接口电路设计

3.4.5串口通信接口电路设计

3.4.6 EMC在PCB印刷电路板设计中的应用

3.5小结

4磁通数字化测量系统软件设计与开发

4.1单片机数据采集系统软件设计与开发

4.1.1数据采集系统软件设计目标和原则

4.1.2软件功能概述设计

4.1.3软件开发平台选择

4.1.4软件代码设计

4.1.5软件调试和仿真

4.1.6单片机程序的烧写

4.2微机系统软件的设计与开发

4.2.1微机系统软件设计的目的和原则

4.2.2软件功能概述设计

4.2.3数据库设计

4.2.4开发平台选择

4.2.5用户界面设计

4.2.6软件代码设计

4.2.7软件测试分析

4.2.8编写用户使用手册

4.3小结

5 数字式磁通测试仪标定结果比对和分析

5.1数字式磁通测试仪标定综述

5.2数字式磁通测试仪标定结果比对及分析

5.3误差分析

5.4小结

6结论

6.1结论

6.2下一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

附录