兩軸系陀螺儀組測量系統

摘 要： 為實現兩軸系陀螺儀組靜態參數和動態特性測試，采用工控機加上DIO控制卡、A/D轉換采集卡和信號調理電路以及測試處理軟件構成陀螺儀測試系統。由工控機發出相應的控制指令，使兩軸系陀螺儀組模擬出實際的工作狀態， A/D轉換卡采集陀螺儀組的靜態特性和動態響應，經處理后以數字和曲線形式顯示。由測試結果可以直觀的反映出兩軸系陀螺儀組的特性和品質參數，經過實際應用表明測試系統性能穩定，測試結果準確可靠，真實地反映了兩軸系陀螺儀組靜態和動態特性。

關鍵詞： 陀螺儀； 工控機； 信號調理電路； 測試軟件

中圖分類號： TN911?34； TM930.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0035?03

0 引 言

陀螺儀是導航和控制系統的重要部件，被廣泛用于航空、航天、航海、科學、技術、軍事等各個領域。陀螺儀的靜態和動態特性決定導航和控制系統的精度與響應速度，對陀螺儀的靜態和動態特性測試是非常重要的。兩軸系陀螺儀組是由若干個陀螺儀組成的兩個軸系方向（x和y）角運動位置檢測和控制調節裝置，傳統檢測兩軸系陀螺儀組的方法是通過一定數量的控制開關按照規定的時序給陀螺儀組加上不同的電源和控制信號，通過指示燈和電壓表、電流表來測試其靜態的工作狀態與性能，而對動態特性的測量則很難實現。兩軸系陀螺儀組的動態特性是一個非常重要的技術指標[1]，它用來描述陀螺儀組的中的各陀螺儀的性能與實際工作的動態特性[2]。通過由計算機構成的陀螺儀測試系統可以完成兩軸系陀螺儀組的靜態指標、動態特性指標的測試，經過數據分析給出質量評價[3]。

1 測試系統的基本結構

由于兩軸系陀螺儀組的控制信號和輸出信號電平均不符合DIO卡和A/D轉換卡的要求，需要加上信號調理電路完成DIO卡和A/D轉換卡和陀螺儀組的過渡和鏈接。信號調理電路由2部分組成，其一完成DIO控制轉換電路到陀螺儀組的控制輸入，其二將陀螺儀組的輸出轉換為符合計算機A/D采集的要求信號。這樣就可以實現從工控機上通過DIO卡和信號調理電路發出對陀螺儀組的動作控制信號，與經過A/D卡采集陀螺儀組的輸出信號。由于采用16位的高速A/D轉換卡，保證了數據采集精度和分辨率與信號的速率、降低了采集相位誤差和失真。

2 測試系統軟件

3 測試系統工作原理

由于兩軸系陀螺儀組的特殊結構，每個軸系方向都是由多個陀螺儀和控制單元組成，因而對兩軸系陀螺儀組特性測試，系統，測試軟件按照測試項目和流程，工控機的DO控制卡按照測試要求輸出控制狀態，經調理電路中的DO控制轉換電路變換為符合陀螺儀組的控制信號送到陀螺儀組，控制陀螺儀組進入工作狀態。并按照測試要求通過DO控制卡發出控制信號對陀螺儀組的輸出進行切換、組合、分離為所需的信號，再經信號變換驅動后送A/D轉換卡輸入端。經A/D轉換為數字量，由測量程序按照設定的流程進行處理和圖形顯示。

數據采集和控制時序由軟件定時器作為主控，其主要測試過程首先根據功能菜單的選擇測試項目，進入測試功能模塊，計時器清零開始計時，計時單位為ms，計時長度為180 s。按照測試要求計算機發出控制指令，通過DO模塊產生控制動作，經過信號調理電路施加到陀螺儀組上，同時在規定的時間內開始按照測量順序開始采集陀螺儀組的輸出信號。當測量時間按照設定的測量時序執行到新的控制指令時刻時，計算機發出新的動作指令改變陀螺儀組的控制，繼續采集新狀態下的輸出數據。當測量時間完成后，定時模塊發出中斷，結束本次選項的測試。自動查詢標準數據并和測量數據對比對該項測試結果進行評判。在測量過程中由Tee Chat 控件完成采集數據的圖形繪制。從而實現動態顯示功能。

4 測試應用效果

采用了圖形和數字面板的用戶界面，使得測試系統具有數字顯示和動態圖形顯示功能[5]，對兩軸系陀螺儀組的靜態和動態性能得到直觀明顯的描述，直接評價兩軸系陀螺儀組各項特性。

自動校正性能是兩軸系陀螺儀組的重要特征參數，圖6 是對兩軸系陀螺儀組進行的自動校正性能測試結果。兩軸系陀螺儀組在靜態工作過程中，測試其漂移和自動校正，通過圖形顯示出校正動作持續時間和校正間隔時間。在圖形顯示窗口上使用鼠標選取坐標后，測試程序則計算出精確的校正動作持續時間和校正間隔時間。

5 結 語

由工控機組成的兩軸系陀螺儀組測試系統，測試項目完整，精度高，操作簡單。可以完成兩軸系陀螺儀組的單項特性和綜合指標的測試。快速評價兩軸系陀螺儀組的品質參數以及陀螺儀組內的部件特性，通過數字和圖形顯示判定出兩軸系陀螺儀組和部件的性能和故障。經過現場的實際應用表明性能穩定，測試結果可靠，可以真實地反映了兩軸系陀螺儀組靜態和動態特性。

參考文獻

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