位标器章动频率测试的研究与实现

论文摘要

红外跟踪与制导武器的位标器由红外光学系统、调制或扫描单元、探测器和陀螺跟踪机构组成。其功能是为红外制导武器的控制系统提供目标的角坐标信息,调整系统飞行方向,实现对目标的跟踪。高精度的导航与制导系统对位标器的要求十分严格。因位标器陀螺在材料分布及加工、装配过程存在误差,造成其质心不在其旋转轴线上,在重力作用下,转子在旋进的运动过程产生一个合力。此合力将会使陀螺旋转轴在理论位置附近有周期性的轻微变化,产生章动,这样就将影响测量精度。为了能选用合适的阻尼环,将它加在位标器上抵消固有的章动频率,以此增加位标器的精度。进行了位标器章动频率测试系统的研究和实现。本文首先介绍了章动的定义,研究的方法、意义和内容,以及本课题研究的重要意义。然后阐述了位标器章动频率测试仪的研制方案。该测试系统基于先进的自动测试原理,以工业控制计算机为核心,设计的起转和稳速电路启动位标器并产生稳定的转速。并设计了相应的功率放大电路和程控信号发生电路,实现自动方式进行频率递增。用正弦波信号做为进动信号来进行逐一扫描。研究了对来自陀螺转子的电信号进行滤波处理的原理、方法和实施方案,着重分析了两种不同滤波方案的设计及实现结果。然后通过软件模块的编写,以及后续数据结果的计算处理,实现了章动频率的自动测试。并进行了系统分析。所研制的系统达到设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 位标器简介
• 1.3 章动简介
• 1.4 自动测试技术介绍
• 1.5 检测系统研究的意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 1.7 本文的结构
• 第二章 系统测试原理及设计方案
• 2.1 测试原理
• 2.1.1 陀螺基本特性
• 2.1.2 陀螺进动
• 2.1.3 章动效应
• 2.1.4 章动频率测试
• 2.2 测试方法
• 2.3 测试系统总体设计要求
• 2.4 本章小结
• 第三章 位标器章动测试系统硬件电路设计
• 3.1 霍尔开关
• 3.1.1 霍尔效应
• 3.1.2 霍尔开关工作原理
• 3.2 起转电路
• 3.3 稳速电路
• 3.4 功率放大电路
• 3.5 可编程信号发生电路设计
• 3.5.1 直接数字频率合成技术简介
• 3.5.2 AD7008 的内部结构
• 3.5.3 可编程信号发生器的硬件设计
• 3.6 信号处理滤波电路设计
• 3.6.1 滤波电路原理及检测信号频率特征
• 3.6.2 数字滤波电路实现
• 3.6.3 FIR 数字滤波器的窗函数设计
• 3.6.4 模拟滤波电路实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 测试系统软件开发平台的选择
• 4.2 系统软件结构与功能
• 4.3 系统功能模块
• 4.3.1 自检模块
• 4.3.2 章动频率测试模块
• 4.3.3 用户管理模块
• 4.3.4 历史查询模块
• 4.3.5 信号发生控制模块
• 4.3.6 其他模块
• 4.3.7 各模块之间的切换
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试数据分析
• 5.1 手工操作检测数据
• 5.2 系统自动测试结果
• 5.2.1 系统整体测试结果
• 5.2.2 不同进动频率的输出分析
• 5.2.3 衰减时间计算
• 5.2.4 频率测试的计算
• 5.3 测试结果比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢