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静电陀螺监控器陀螺控制信号自动化检测系统设计 摘要：静电陀螺监控器的陀螺控制信号是监视和判断该设备是否成功启动的关键因素。目前该设备启动相关的陀螺控制信号均为模拟信号，以手动操作和人工判断为主，存在较大的误差，影响设备启动的可靠性。针对上述情况，基于虚拟仪器技术，设计了一套数字化的陀螺控制信号的自动检测系统。该系统信号判断精确，自动化程度高，改进了以往模拟信号检测存在的不足，提高了静电陀螺监控器启动相关陀螺控制信号的准确性，确保了设备启动的可靠性和成功率。 关键词：虚拟仪器;静电陀螺仪; 自动检测;usb接口 静电陀螺监控器是国内最为先进的导航设备，目前该设备广泛应用于第三代航天远洋测量船等大型舰船的系统导航。该设备启动程序复杂，陀螺控制信号的判断与检测更是设备启动成败的关键因素。目前静电陀螺监控器的陀螺控制信号检测系统为模拟信号检测系统，存在测量精度不够，人员手工调节误差较大的问题，严重影响到设备启动的可靠性和成功率。本文针对上述情况，结合设备应用的实际需求，分析陀螺控制信号特点，以虚拟仪器技术为平台，设计了一套数字化的陀螺控制信号检测系统。该系统利用labview模拟仪器面板，程序化控制信号的采集、滤波、分析、显示、存储等，提高了静电陀螺监控器启动过程中陀螺控制信号的检测精度，确保了设备启动的可靠性，具有较强的实用价值。 1陀螺控制信号检测现状及需求分析 静电陀螺监控器操作过程复杂，包括状态检查、设备加电、系统初始化、陀螺支承、支承电压检测、置h置q、低速启动、阻尼定中、陀螺加速、陀螺稳频、六次校、系统标定、位置校、转导航、组合导航、关机等，简单可分为启动系统、启动陀螺、系统标定、设备导航、设备关机五个阶段。静电陀螺监控器启动过程如图1所示。 图1静电陀螺监控器陀螺启动流程图从图1可以分析出，陀螺启动过程中陀螺控制信号的关键由陀螺支承电压和陀螺转速信号两部分组成。目前启动过程中对相关信号的检测方法存在以下缺陷： （1） 陀螺支承电压测量方法。静电陀螺监控器支承电压信号的检测利用万用表测量，平台框架角p角角度值读取通过人工观察静电陀螺监控器203机柜面板显示角度。这种方法需要两个人同时配合工作，数据精度不高，角度读取误差大，在上、下陀螺同时支承的情况下不能同时较准确测量支承电压值。支承电压信号测量坐标与平台框架角p角间的关系如表1所示。 表1静电陀螺监控器支承电压信号测量坐标与 平台框架角p角间的关系 平台框架角p角h角 /（°）ρ角 /（°）上陀螺测量 区坐标下陀螺测量 区坐标045，225220135，31533-90～901/90～-90/1 （2） 陀螺转速信号检测方法。静电陀螺监控器陀螺转速信号利用示波器检测，当陀螺转速信号与频率计产生的信号频率一致时，在示波器上两者信号的李萨如耦合结果为一清晰椭圆。在陀螺转速信号检测过程需专门人员调节频率计和示波器实时观察陀螺转速信号变化情况，随动前要求陀螺转速信号为300 hz±1 hz，随动后工作状态陀螺转速信号为300 hz±0.1 hz。如此高的精度仅靠通过模拟信号判断显然存在较大误差，难以满足启动要求。传统用于检测静电陀螺监控器陀螺支承电压与陀螺转速的设备如图2所示。 图2传统静电陀螺监控器陀螺支承电压与陀螺转速检测设备图通过上述分析，可以得出传统检测方法对操作人员要求很高，存在较大人为误差，精度不高难以满足实际需求，操作或者判断不当甚至会导致设备故障，严重影响到设备的正常工作。 2陀螺控制信号自动检测系统的设计 该系统由硬件和软件两大部分构成。硬件系统主要包括集信号接入口、多路信号调理电路、信号采集卡和usb总线于一起的静电陀螺监控器陀螺控制信号自动检测仪，主要完成被测信号的采集、处理、调理与模数转换；软件系统主要用来分析滤波、记录、显示、存储数据和完成相应的分析功能。为提高系统的便捷性，系统的设计采用了usb总线方案，通过信号接入口将静电陀螺监控器上、下陀螺支承电压信号和上下陀螺转速信号引入信号调理电路，信号调理电路完成信号的调理放大后送至采集卡，采集卡完成信号的a/d转换后通过usb接口送入计算机，利用pc机和虚拟仪器软件平台，对数据进行采样和分析，杂波分析及过滤，结果显示及存储等功能，从而构成了陀螺控制信号自动检测系统。 2.1硬件设计 该系统的硬件由一台pc计算机和一台静电陀螺监控器陀螺控制信号自动检测仪组成。因为静电陀螺监控器陀螺支承电压信号存在不同时机测量端子不同且需要及时转换，给测量带来不便。基于支承信号的特殊性，硬件需要能够同时处理多路信号采集与处理。通过信号接入口将静电陀螺监控器陀螺支承电压信号与陀螺转速信号接入到静电陀螺监控器陀螺控制信号自动检测仪。信号调理电路首先对静电陀螺监控器输出的电压信号做进一步的处理，使得通过调理电路的电压信号在信号采集卡