基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子式陀螺測控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、慣性器件的迅速發(fā)展直接導(dǎo)致了波及全球的陀螺儀結(jié)構(gòu)與接口電路的研究與設(shè)計。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子式陀螺體積大、價格高；目前已有的MEMS轉(zhuǎn)子式陀螺雖然體積小，但是精度一直不高，而且技術(shù)仍不成熟。就如上的問題我們哈爾濱工業(yè)大學(xué)MEMS中心首次提出一種新型的轉(zhuǎn)子式陀螺結(jié)構(gòu)：球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺結(jié)構(gòu)。而在陀螺的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及外圍電路的更迭方面，就必須針對該結(jié)構(gòu)設(shè)計一個測控系統(tǒng)來實現(xiàn)對球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺儀的轉(zhuǎn)動情況進行評估和衡量。本文設(shè)計了一個測控系統(tǒng)來實現(xiàn)對球碟

2、-轉(zhuǎn)子式陀螺信號的采集，從而更好的為陀螺的分析提供數(shù)據(jù)以實現(xiàn)數(shù)字信號處理。
　　本論文旨在設(shè)計一個能夠針對于球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺儀的一套能夠?qū)崟r采集陀螺信號，對陀螺信號進行濾波、FFT變換以及解析信號成分的一個陀螺信號采集系統(tǒng)和一個能夠?qū)ν勇蒡?qū)動電路進行實時輸入指定頻率載波信號的輸入系統(tǒng)，二者統(tǒng)一起來的測控系統(tǒng)。本文利用了NI(美國國家儀器有限公司)的Compact RIO設(shè)備以及NI9063、NI9039等C系列板卡作為采集的硬件環(huán)

3、境，并結(jié)合LabVIEW軟件開發(fā)平臺搭建了一個能夠通過PC機編程控制并顯示的測控系統(tǒng)。通過在LabvIEW中搭建算法實現(xiàn)FFT、以及濾波等實現(xiàn)對陀螺信號的采集與分析。然后結(jié)合分析得到的結(jié)果對陀螺的檢測電路和陀螺結(jié)構(gòu)方面存在的問題反饋給結(jié)構(gòu)設(shè)計的成員，以提供給他們改進的方向。
　　在設(shè)計與實驗中我們采用了DMA FIFOs技術(shù)來實現(xiàn)FPGA機箱數(shù)據(jù)與Compact RIO設(shè)備之間的異步關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與讀取，并運用TCP-IP通

4、信協(xié)議來實現(xiàn)NI公司的硬件設(shè)備Compact RIO與PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸，在PC機中，由于采集速度和處理速度的差異，使用了生產(chǎn)者-消費者結(jié)構(gòu)來處理主循環(huán)與次循環(huán)中數(shù)據(jù)流快慢的差異。然后通過LabVIEW配置CRIO9114FPGA機箱實現(xiàn)模擬波形輸出，輸出滿足陀螺驅(qū)動電路的載波波形，將其施加到陀螺驅(qū)動電路上面驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)動，并通過設(shè)計的采集系統(tǒng)將球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺輸出信號實時采集并處理。
　　通過對使用波形生成器產(chǎn)生陀螺驅(qū)動電路的載