CN2632730Y - 智能平台稳定回路过渡过程测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能平台稳定回路过渡过程测试仪，采用微机控制和图形虚拟处理技术，特征是由测试信号产生器、信号采集单元、图形虚拟处理单元和打印机组成；信号产生器为系统提供激励电压；信号采集单元中多功能采集板的模拟输出、输入端口与转接盒相接，并由转接盒将信号分别接转至惯性平台、平台测控系统和信号采集单元。本测试仪可实时准确的测量回路的动态过程，自动化程度高，具有较强的通用性和先进性。

Description

智能平台稳定回路过渡过程测试仪

技术领域

本实用新型属于惯性平台控制系统测试技术领域。涉及一种智能平台稳定回路过渡过程测试仪。

背景技术

惯性平台是航天、航空和航海等领域中制导控制系统中的核心部件，其功能主要是测量运载体的质心运动和角运动参数，转换运载体程序拐弯信号，并测量运载体的姿态角及其安全角信号。惯性平台的精度是决定了运载体的精度关键因素。为了保证运载体飞行的准确可靠，必须对其惯性平台进行精密准确的测试，确保惯性仪器能够正常工作。其中平台稳定回路弹测功能检查是检查平台稳定回路的动态特性。是在给平台稳定回路输入一个阶跃信号后，测量回路的过渡过程，然后对过渡过程(响应曲线)的各项指标进行检验。

目前现有技术条件下平台稳定回路过渡过程测试仪，过渡过程曲线信号用笔录仪(LM-4)进行记录，在回路过渡过程信号输出端并联一个0.1μf的滤波电容。有些测试线路是临时组建成的回路过渡过程测试仪，有些是已组装成简易的回路过渡过程测试仪，三条回路分别测试。笔录仪体积大、成本高，而且使用复杂、维修困难，经常堵塞。测试过程基本上是手动操作、人工计算，影响了测试的可靠性和效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题和对运载体惯性平台稳定回路特点的分析，本实用新型的目的在于，构建一种实用的、新型的，基于计算机虚拟测试技术的智能型惯性平台稳定回路过渡过程测试仪，用普通打印机机替代笔录仪，三条回路同时测试，用虚拟测试技术实时测试和显示结果，实现平台稳定回路过渡过程的快速自动化测试。

本实用新型智能平台稳定回路过渡过程测试仪总体技术方案是采用微机控制和图形虚拟处理技术，把传统仪器由硬件实现数据显示改由功能强大的计算机实现，也就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，实时采集过渡过程输出数据，实时处理和显示，并用普通打印机代替三线笔录仪打印测试结果，其实质是充分利用计算机来实现和扩充传统仪器功能，灵活、通用，自动化程度高。虚拟仪器技术综合了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，代表了仪器测量与自动测试系统未来的发展方向。其特征在于：

本仪器由测试信号产生器、信号采集板、图形虚拟处理单元和打印机四大部分组成(见图1)：信号产生器(1)安装在信号采集单元(3)中的多功能高精度多功能采集板NI6025E中(见图3)，为信号采集单元(3)提供1.5V的激励电压信号，多功能高精度采集板NI6025E的模拟输出(D/A)端口与转接盒(12)的39和40点、41和42点、43和44点相接，并由转接盒将一部分信号送至惯性平台(2)，另一部分信号送至平台测控系统；通过转接盒(12)输出点45和46、47和48、49和50将惯性平台(2)的过渡过程输出信号输入的至信号采集单元(3)的NI6025E模拟量输入(A/D)端口；NI6025E由模拟量输入(A/D)、模拟量输出(D/A)、数字I/O和定时(Timer)/计数(Counter)组成，它采用PCI总线结果，支持DMA方式和双缓冲区模式，主要性能指标为：16路单端/8路差分模拟输入，12位精度，200KS/s采样率，200KS/s磁盘写入速度，±0.05到±10V输入范围。同时还有2路12位模拟输出。它利用“直接测量技术”，屏蔽层低躁声、模拟与数字信号分离、多层板设计；无电位计、跳线与地址转换器、无需手动配置和校准；采用ASIC技术减少元件技计数，增加可靠性，因此具有较高的测试精度和可靠性；信号采集单元(3)将采集到的信号通过PCI总线送至图形虚拟处理单元(4)；图形虚拟处理单元(4)的测试软件采用LabVIEW软件系统，设计智能稳定回路过渡过程测试仪的数据采集和数据处理程序。Lab VIEW是实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的简称，是美国国家仪器公司(NATIONAL INSTRUMENT^TM，简称NI)的创新软件产品，是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境。Lab VIEW不仅仅是一个软件开发环境，而且是一个编程软件，它是一种适合应用于任何编程任务，具有扩展函数库的通用编程语言。它定义了数据模型、结构类型和模块调用语法规则等编程语言的基本要素，在功能完整性和应用灵活性上不亚于任何高级语言。Lab VIEW与传统高级语言最大的差别在于编程方式，一般高级语言采用文本编程，而Lab VIEW图形化编程，直观方便。

附图说明

图1：智能平台稳定回路过渡过程测试仪总体技术方案方框示意图

图2：智能平台稳定回路过渡过程测试原理示意图

图3：智能平台稳定回路过渡过程测试仪连接关系示意图

其中：

图1中(1)信号产生器  (2)智能惯性平台  (3)信号采集单元  (4)图形虚拟处理单元  (5)打印输出单元。

图2中的6个方框为惯性平台的  (6)调宽电路  (7)脉从冲功放电路(8)力矩马达  (9)台体  (10)陀螺前放  (11)解调校正电路

图3中(1)信号产生器  (2)惯性平  (3)信号处理单元  (4)图形虚拟处理单元  (5)打印输出单元  (12)转接盒

具体实施方式

智能平台稳定回路过渡过程测试仪的具体实施过程是这样的：

首先使惯性平台工作，预先设置好多功能采集板NI6025E的设备编号、模拟输入属性(包括极性、模式等)。仪器的激励由信号采集单元(3)的多功能采集板NI6025E中的信号发生器(1)产生1.5V的激励电压信号，通过仪器的编程控制，给50芯转接盒(12)的39和40、41和42、43和44点输出激磁信号，信号进入惯性平台(2)后，通过平台稳定系统中(见图2)的脉冲调宽(6)、脉冲功率放大(7)，到力矩马达(8)使平台台体运动，运动信息通过平台中的陀螺前置放大器(10)到解调校正(11)，平台稳定系统进入过渡过程。此时，信号采集单元(3)立即从50芯转接盒上45和46、47和48、49和50点上，同时采集平台稳定回路三条通道的过渡过程输出电压信号。由于采用了12位A/D转换器，其测量精度可达 $\frac{5-(-5)}{2^{12}}=\frac{10}{4096}V=2.44\mathrm{mV},$ 完全满足测量要求。为了进一步提高测量精度，在信号输出端45和46、47和48、49和50之间并联一个0.1μf的滤波电容，以滤去干扰信号。测量的电压信号实时保存。通过调用实时趋势图控件(Waveform Chart)实时显示平台稳定回路三条通道的过渡过程响应曲线。测试完毕后，调用数据处理程序计算出三条回路过渡过程响应曲线的最大峰值电压、峰值时间、过渡过程时间和稳态电压范围等性能指标；并且生成测试报告，通过调用显示输出控件打印输出。

本实用新型首次在惯性平台稳定回路测试中采用虚拟仪器技术，实时准确的测量回路的动态过程，自动化程度高，而且测试数据能存盘保存，为系统的统计分析提供数据。这是我国运载体惯性仪器测试领域的首创，具有较强的通用性和先进性。

Claims (3)

1、一种智能平台稳定回路过渡过程测试仪，采用微机控制和图形虚拟处理技术，其特征在于：由信号产生器、信号采集单元、图形虚拟处理单元、打印输出单元四部分组成；信号产生器安装在信号采集单元中多功能采集板中，为信号采集单元提供激励电压信号；多功能采集板的模拟输出(D/A)端口与转接盒的39和40点、41和42点、43和44点相接，并由转接盒将一部分信号送至惯性平台，另一部分信号送至平台测控系统；通过转接盒输出点45和46、47和48、49和50将惯性平台的过渡过程输出信号输入至信号采集单元的模拟量输入(A/D)端口；信号采集单元将采集到的信号通过PCI总线送至图形虚拟处理单元；图形虚拟处理单元的测试软件采用LabVIEW软件系统。

2、根据权利要求1所述的智能平台稳定回路过渡过程测试仪，其特征在于：在转接盒的信号输出端45和46、47和48、49和50之间并联一个0.1μf的滤波电容。

3、根据权利要求1所述的智能平台稳定回路过渡过程测试仪，其特征在于：多功能采集板由模拟量输入(A/D)、模拟量输出(D/A)、数字I/O和定时(Timer)/计数(Counter)四部分组成；具有16路单端/8路差分模拟输入，12位精度，200KS/s采样率，200KS/s磁盘写入速度，±0.05到±10V输入范围以及2路12位模拟输出。

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