二频机抖陀螺自动化测试系统的研制

论文摘要

激光陀螺的工作环境往往要求其具有较高的可靠性,所以在投入实际使用之前,必须对陀螺在各种条件下进行全方位的测试。目前各测试阶段都需要人工干预,测试效率和自动化程度较低。从长远来看,随着陀螺产量越来越大,原来的测试方法和流程将难以满足实际的生产要求。本课题的任务就是顺应陀螺大规模化生产的发展趋势,开发一套无人值守、具有较为完善的状态监测和自诊断功能,并且能自动管理测试过程和测试数据的测试系统。在硬件系统设计方面,研制了陀螺自动化测试台,包括陀螺测试台和陀螺仪测试台两种。测试台内部包括基座板、电源板、读出信号处理板、总控板等工作单元。在设计输出信号处理板时,采用了可编程逻辑器件内嵌处理器的方式,实现了读出信号的单片处理;分析了陀螺读出信号的滤波算法,并设计了一种高效的滤波方法,在某些应用场合下可减少处理器的运算量。总控板使用了USB接口直接和上位机通讯,极大提高了通信速率。运用了SCPI语法格式定义了测试台和上位机的通信指令。在上位机软件方面,开发了陀螺自动化测试系统,能够对陀螺的工作参数进行实时调整,系统采用模块化程序设计,主要包括常温测试、高低温测试及扫模测试等测试单元。本系统拥有以太网支持,服务器装有SQL Server数据库,客户机的测试数据会上传到服务器;开发了人性化的数据库管理软件,方便了数据的更新、查询等操作,通过该软件用户可以非常方便地访问服务器上的数据。通过远程测试监控系统,服务器可以对客户机的测试情况进行实行监控,同时也可以对客户机进行远程控制。通过对激光陀螺的实际测试,结果表明该自动化测试系统的测量精度与原测试系统相当,并且能够大大地提高陀螺的测试效率,达到了预期的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 激光陀螺基本原理及工作电路概述
• 1.2 激光陀螺自动化测试的国内外现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本课题主要任务
• 第二章 激光陀螺自动化测试系统的总体结构
• 2.1 测试系统硬件结构设计
• 2.2 上位机软件设计
• 第三章 基于FPGA的激光陀螺读出信号处理系统
• 3.1 激光陀螺信号读出原理
• 3.2 读出信号处理系统的硬件设计
• 3.2.1 处理芯片的选择
• 3.2.2 读出信号处理系统的结构设计
• 3.3 Nios II软核处理器设计及程序设计
• 3.3.1 SOPC技术与NiosII嵌入式软核处理器
• 3.3.2 软核的构架
• 3.3.3 程序设计
• 3.4 数字滤波器的设计考虑
• 3.4.1 滤波器的实际应用分析
• 3.4.2 滤波器的算法实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于USB接口的总控板设计
• 4.1 USB接口技术
• 4.2 总控板结构
• 4.2.1 通讯接口
• 4.2.2 模拟量的监控
• 4.3 单片机固件程序设计
• 4.3.1 常用库函数说明
• 4.3.2 通信控制协议
• 4.3.3 单片机的工作流程
• 4.4 设计考虑的其他问题
• 4.4.1 继电器的选择
• 4.4.2 信号质量的优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 激光陀螺自动化测试软件开发
• 5.1 自动化测试软件开发的基础
• 5.1.1 开发工具的选择
• 5.1.2 数据库的选择
• 5.1.3 以太网在系统中的应用
• 5.1.4 上位机与硬件的通讯
• 5.2 陀螺自动化测试系统的设计
• 5.2.1 随机性能测试模块
• 5.2.2 常温性能测试模块
• 5.2.3 高低温性能测试模块
• 5.2.4 模块化程序开发
• 5.3 数据库管理系统的设计
• 5.4 测试远程监控系统
• 5.5 本章小结
• 第六章 激光陀螺自动化测试系统的实验分析
• 6.1 测试参数的自动调整
• 6.1.1 工作电流的调整
• 6.1.2 抖动幅度的调整
• 6.1.3 噪声强度的调整
• 6.2 陀螺的自动化测试
• 6.2.1 滤波器的精度对照
• 6.2.2 常温测试试验
• 6.2.3 高低温测试试验
• 6.3 数据库和远程监控的实际应用
• 6.3.1 数据导入
• 6.3.2 数据查找
• 6.3.3 远程监控试验
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文