基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子式陀螺測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).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(jì)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子式陀螺體積大、價(jià)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(wèn)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(duì)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺儀的轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行評(píng)估和衡量。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)球碟

2、-轉(zhuǎn)子式陀螺信號(hào)的采集，從而更好的為陀螺的分析提供數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理。
　　本論文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)能夠針對(duì)于球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺儀的一套能夠?qū)崟r(shí)采集陀螺信號(hào)，對(duì)陀螺信號(hào)進(jìn)行濾波、FFT變換以及解析信號(hào)成分的一個(gè)陀螺信號(hào)采集系統(tǒng)和一個(gè)能夠?qū)ν勇蒡?qū)動(dòng)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)輸入指定頻率載波信號(hào)的輸入系統(tǒng)，二者統(tǒng)一起來(lái)的測(cè)控系統(tǒng)。本文利用了NI(美國(guó)國(guó)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(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建了一個(gè)能夠通過(guò)PC機(jī)編程控制并顯示的測(cè)控系統(tǒng)。通過(guò)在LabvIEW中搭建算法實(shí)現(xiàn)FFT、以及濾波等實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺信號(hào)的采集與分析。然后結(jié)合分析得到的結(jié)果對(duì)陀螺的檢測(cè)電路和陀螺結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題反饋給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成員，以提供給他們改進(jìn)的方向。
　　在設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)中我們采用了DMA FIFOs技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)FPGA機(jī)箱數(shù)據(jù)與Compact RIO設(shè)備之間的異步關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取，并運(yùn)用TCP-IP通

4、信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)NI公司的硬件設(shè)備Compact RIO與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在PC機(jī)中，由于采集速度和處理速度的差異，使用了生產(chǎn)者-消費(fèi)者結(jié)構(gòu)來(lái)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(guò)LabVIEW配置CRIO9114FPGA機(jī)箱實(shí)現(xiàn)模擬波形輸出，輸出滿(mǎn)足陀螺驅(qū)動(dòng)電路的載波波形，將其施加到陀螺驅(qū)動(dòng)電路上面驅(qū)動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)將球碟-轉(zhuǎn)子式陀螺輸出信號(hào)實(shí)時(shí)采集并處理。
　　通過(guò)對(duì)使用波形生成器產(chǎn)生陀螺驅(qū)動(dòng)電路的載