CN102818577A - 一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置 - Google Patents

一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置 Download PDF

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章光建
郭凯
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本发明公开了一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，包括工控机、信号发生器、信号调理驱动电路、检测电路和数据采集卡，工控机通过控制信号发生器产生频率和幅值可调的正弦信号，信号调理驱动电路将正弦信号进行功率放大后产生驱动信号驱动机电组件工作，检测电路对机电组件的反馈信号进行检测，数据采集卡对经过检测的反馈信号进行采集并由工控机进行数据处理，工控机根据采集的反馈信号处理得到机电组件的频率特性。本发明组成结构简单，实现了激光陀螺机电组件的自动化测试，通过本发明可以集成多路测试通道，能够大大提高激光陀螺机电组件测试效率，本发明的测试装置操作简单，测量精度提高，测试效果直观、明了。

Description

一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置
技术领域
本发明涉及一种激光陀螺机自动测试装置，尤其涉及一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，属于激光陀螺生产测试技术领域。
技术背景
机电组件是激光陀螺正常运作的关键部件，包括抓卡组件和抖轮组件。抓卡组件是激光陀螺稳频的关键部件，其性能的优劣将直接影响激光陀螺精度和应用可靠性。抖轮组件是二频机抖激光陀螺解决闭锁问题的关键部件，其性能的好坏将直接影响激光陀螺应用的可靠性，是激光陀螺正常工作的重要保证。目前，激光陀螺机电组件频率特性测量，多采用人工进行，具有测量效率低、测量精度差、测量理论存在缺点等特点。从而无法准确把握机电组件的频率特性，对于激光陀螺可靠性应用来说是一个隐患。因此，为保证设计出的机电组件频率特性性能，进而保证激光陀螺应用的可靠性和精度，为提高机电组件测量效率，进而满足部门扩大再生产要求，必须全面提高机电组件频率特性测量精度和效率。
发明内容
本发明的技术解决问题是：解决现有技术中测试装置操作繁琐、测试效率低、测试精度差问题，提供一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，该装置工作效率高、操作方便、测量精度高、实用性好。
本发明的技术解决方案是：一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，包括工控机、信号发生器、信号调理驱动电路、检测电路和数据采集卡，工控机通过控制信号发生器产生频率和幅值可调的正弦信号，信号调理驱动电路将正弦信号进行功率放大后产生驱动信号驱动机电组件工作，检测电路对机电组件的反馈信号进行检测，数据采集卡对经过检测的反馈信号进行采集并由工控机进行数据处理，工控机根据采集的反馈信号处理得到机电组件的频率特性；
所述信号调理驱动电路，包括第一放大器A1、第二放大器A2、第三放大器A3、第四放大器A4、第五放大器A5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、第一电位计W1、第二电位计W2和电容C1；
第一放大器A1的正输入端接信号发生器输出，负输入端与输出端相连；
第二放大器A2的负输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第二放大器A2的正输入端通过电阻R1接地，第二放大器A2的输出端通过第一电位计W1与负输入端连接，输出端与电阻R3的一端相连；
第三放大器A3的负输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第三放大器A3的正输入端通过电阻R5接地，第三放大器A3的输出端通过第二电位计W2与负输入端连接，输出端与电阻R6的一端相连；
第四放大器A4的正输入端接电阻R3的另一端，负输入端与第四放大器A4的输出端相连接，电阻R7的一端接第四放大器A4输出端，另一端输出抓卡组件驱动信号；
第五放大器A5的正输入端通过电阻R9与电阻R6的另一端相连，第五放大器A5的负输入端通过电阻R8接地，第五放大器A5的正输入端通过电阻R10接地，第五放大器A5的负输入端与输出端之间并联电阻R11和电容C1，输出端输出抖轮组件驱动信号。
所述的检测电路由电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一稳压管D1、第二稳压管D2和放大器组成，电阻R12的一端接抓卡组件或抖轮组件的反馈信号，电阻R12的另一端接放大器的正输入端，电阻R13的一端接地，另一端接放大器的正输入端，放大器的负输入端与输出端相连接，放大器的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端输出抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号，抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号连接第二稳压管D2的正端，第二稳压管D2的负端接第一稳压管D1的负端，第一稳压管D1的正端接地。
本发明与现有技术相比的有益效果：本发明主要由工控机、信号发生器、信号调理驱动电路、检测电路和数据采集卡组成，组成结构简单，实现了激光陀螺机电组件的自动化测试，通过本发明可以集成多路测试通道，能够大大提高激光陀螺机电组件测试效率，本发明的测试装置操作简单，测量精度提高，完善了测量理论方法，测试结果直接通过工控机界面显示和数字化存储，测试效果直观、明了。
附图说明
图1为本发明的组成原理框图；
图2为本发明信号调理驱动电路的组成原理图；
图3为本发明检测电路的组成原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括工控机、信号发生器、信号调理驱动电路、检测电路和数据采集卡，工控机通过控制信号发生器产生频率和幅值可调的正弦信号，信号调理驱动电路将正弦信号进行功率放大后产生驱动信号驱动机电组件工作，检测电路对机电组件的反馈信号进行检测，数据采集卡对经过检测的反馈信号进行采集并由工控机进行数据处理，工控机根据采集的反馈信号处理得到机电组件的频率特性；工控机对测量结果进行存储、显示。
信号调理驱动电路如图2所示，包括缓冲器电路、第一调幅放大电路、第二调幅放大电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路。缓冲器实现信号发生器输出正弦信号的隔离，第一调幅放大电路输入接缓冲器输出正弦信号，输出调幅信号给第一功率放大电路输入，第一功率放大电路输出抓卡驱动信号。第二调幅放大电路输入接缓冲器输出正弦信号，输出调幅信号给第二功率放大电路输入，第二功率放大电路输出抖轮驱动信号。
缓冲器电路组成：第一放大器A1的正输入端接信号发生器输出，负输入端与输出端相连；
第一调幅放大电路组成：第二放大器A2的负输入端与电阻R2连接，电阻R2另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第二放大器A2的正输入端通过电阻R1接地，第二放大器A2的输出端通过第一电位计W1与负输入端连接，输出端与电阻R3的一端相连；
第二调幅放大电路组成：第三放大器A3的负输入端与电阻R4连接，电阻R4另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第三放大器A3的正输入端通过电阻R5接地，第三放大器A3的输出端通过第二电位计W2与负输入端连接，输出端与电阻R6的一端相连；
第一功率放大电路组成：第四放大器A4的正输入端接电阻R3的另一端，负输入端与第四放大器A4的输出端相连接，电阻R7的一端接第四放大器A4输出端，另一端输出抓卡驱动信号；
第二功率放大电路组成：第五放大器A5的正输入端通过电阻R9与电阻R6的另一端相连，第五放大器A5的负输入端通过电阻R8接地，第五放大器A5的正输入端通过电阻R10接地，第五放大器A5的负输入端与输出端之间并联电阻R11和电容C1，输出端输出抖轮组件驱动信号。
检测电路包括分压电路、缓冲器电路和过压保护电路。抓卡组件或抖轮组件的反馈信号经分压电路分压处理，分压信号输入缓冲器，缓冲器输出抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号，过压保护电路对缓冲器输出端进行过压保护。如图3所示，检测电路由电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一稳压管D1、第二稳压管D2和放大器组成，电阻R12的一端接抓卡组件或抖轮组件的反馈信号，电阻R12的另一端接放大器的正输入端，电阻R13的一端接地，另一端接放大器的正输入端，放大器的负输入端与输出端相连接，放大器的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端输出抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号，抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号连接第二稳压管D2的正端，第二稳压管D2的负端接第一稳压管D1的负端，第一稳压管D1的正端接地。
信号发生器可以产生正弦、三角、方波三类信号，通过数据线可直接与工控机USB口连接用于调控输出信号波形、幅值和频率。信号幅值范围0～10V，最高频率1MHz。
数据采集卡主要技术参数为：异步A/D转换，最高采样速率为500ks/s，最多实现32路单端采集或16路双端差分采集。根据机电组件测试频率要求，采样速率设置为50ks/s，可实现10路单端/双端数据采集。
工控机中的软件部分包括：信号发生器驱动程序、数据采集程序、过压报警保护程序、数据处理和显示程序、数据存储程序。信号发生器驱动程序用于驱动信号发生器，改变输出信号的幅值和频率。数据采集程序进行驱动信号和反馈信号采集方式、速率和数据量设置。过压报警保护程序用于监测采集电压幅值，如果采集电压幅值超出阈值要求，停止程序，进行闪灯报警。数据处理和显示程序将采集数据进行均值滤波处理、测试参数计算，然后进行测量数据波形显示和数值显示。数据存储程序按照设计好的数据结构将数据存储为制定格式数据文件。
本发明未详细说明内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (2)

1.一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，其特征在于：包括工控机、信号发生器、信号调理驱动电路、检测电路和数据采集卡，工控机通过控制信号发生器产生频率和幅值可调的正弦信号，信号调理驱动电路将正弦信号进行功率放大后产生驱动信号驱动机电组件工作，检测电路对机电组件的反馈信号进行检测，数据采集卡对经过检测的反馈信号进行采集并由工控机进行数据处理，工控机根据采集的反馈信号处理得到机电组件的频率特性；
所述信号调理驱动电路，包括第一放大器A 1、第二放大器A2、第三放大器A3、第四放大器A4、第五放大器A5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、第一电位计W1、第二电位计W2和电容C1；
第一放大器A1的正输入端接信号发生器输出，负输入端与输出端相连；
第二放大器A2的负输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第二放大器A2的正输入端通过电阻R1接地，第二放大器A2的输出端通过第一电位计W1与负输入端连接，输出端与电阻R3的一端相连；
第三放大器A3的负输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4另一端与第一放大器A1的输出端相连接，第三放大器A3的正输入端通过电阻R5接地，第三放大器A3的输出端通过第二电位计W2与负输入端连接，输出端与电阻R6的一端相连；
第四放大器A4的正输入端接电阻R3的另一端，负输入端与第四放大器A4的输出端相连接，电阻R7的一端接第四放大器A4输出端，另一端输出抓卡组件驱动信号；
第五放大器A5的正输入端通过电阻R9与电阻R6的另一端相连，第五放大器A5的负输入端通过电阻R8接地，第五放大器A5的正输入端通过电阻R10接地，第五放大器A5的负输入端与输出端之间并联电阻R11和电容C1，输出端输出抖轮组件驱动信号。
2.根据权利要求1所述的一种激光陀螺机电组件频率特性自动测试装置，其特征在于：所述的检测电路由电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一稳压管D1、第二稳压管D2和放大器组成，电阻R12的一端接抓卡组件或抖轮组件的反馈信号，电阻R12的另一端接放大器的正输入端，电阻R13的一端接地，另一端接放大器的正输入端，放大器的负输入端与输出端相连接，放大器的输出端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端输出抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号，抓卡组件或抖轮组件的反馈采集信号连接第二稳压管D2的正端，第二稳压管D2的负端接第一稳压管D1的负端，第一稳压管D1的正端接地。
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