基于虚拟仪器的机载陀螺仪测试系统研究

文章摘要：1．5 信号调理箱信号调理箱实现信号的调理、采集和输出。通过分析不同型号陀螺的工作原理，其输出信号有同步器、模拟量和开关量等信号。根据信号性质，信号调理箱包含S／D、A／D和继电器等集成电路，能够将同步器信号、模拟量信号转换为数字信号，达到与计算机通信的目的。采用CJ24Y4L和CJ24W型航空智能板卡采集陀螺仪的输出模拟量。CJ24W航空智能板卡可以满足模拟信号的输出，输出电压为0～23 V。模拟量采集为24路单端输入和8路差分输入，分辨率为24位，可以采集0～300 V的电压，0～2 A的电流。采集数据精度高、速度快、稳定性好。由于陀螺仪的信号输出数量多，不可能将所有信号同时输入到信号调理

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　　1．5 信号调理箱

　　信号调理箱实现信号的调理、采集和输出。通过分析不同型号陀螺的工作原理，其输出信号有同步器、模拟量和开关量等信号。根据信号性质，信号调理箱包含S／D、A／D和继电器等集成电路，能够将同步器信号、模拟量信号转换为数字信号，达到与计算机通信的目的。

　　采用CJ24Y4L和CJ24W型航空智能板卡采集陀螺仪的输出模拟量。CJ24W航空智能板卡可以满足模拟信号的输出，输出电压为0～23 V。模拟量采集为24路单端输入和8路差分输入，分辨率为24位，可以采集0～300 V的电压，0～2 A的电流。采集数据精度高、速度快、稳定性好。由于陀螺仪的信号输出数量多，不可能将所有信号同时输入到信号调理箱，必须经过继电器矩阵进行切换，继电器切换必须具有足够快的响应时间，能通断较大的信号，因此选用型号为JDQ航空智能板卡，实现信号的连接、断开和转换。该航空智能板卡工作电压为DC+27 V，信号的采集和模拟均符合航电设备的输入输出要求。

　　2 系统软件设计

　　系统软件采用美国NI公司的虚拟仪器软件LabWindows／CVI进行设计开发，CVI是在C语言(ANSIC)的基础上增加了仪器控制和工具函数库的虚拟仪器开发软件，具有友好的图形用户界面，因此选用CVI可以加快测试程序开发。系统软件原理图如图4所示。

　　为了方便和规范测试系统程序的编写，将各个硬件模块的驱动编译生成动态库，由测试系统程序根据需要进行调用。系统程序开发过程中，硬件驱动和虚拟仪器界面的开发是重点。

　　硬件驱动设计是对智能板卡进行程控，方便测试系统程序的编写和集成。航空智能板卡驱动程序是上位机与下位机程序通信的纽带，通过调用驱动函数实现计算机对硬件的控制。虚拟仪器界面提供人机接口，操作员根据需要施加信号，实时监测信号。CVI提供了开发虚拟仪器界面的用户接口资源文件(*．uir)、各种控制和显示控件，用于模拟实际仪表界面。分析完成航空电源智能采集板上位机采集功能所需的各种控件。根据CVI软件编程，完成控件的编制，除了一些基本的控制显示控件外，还有一个示波器显示控件，它用于显示采集数据的波形。机载陀螺进行检测系统软件流程如图5所示。

　　控制函数的编写过程中，由于在板卡功能设计中有交流和直流之分，因此在波形显示界面设计时，也将其分为交流和直流2个波形显示界面。而在运行程序过程中，采集交流或直流，都需将另外一个隐藏起来，这就用到函数SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_STRIPCHAR-T，ATTR_VISIBLE，1)和函数SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_GRAPH，ATTR_VISIBLE，0)。在控制函数中，绘制波形的函数PlotStrip Chart(panelHandle，PANEL_STRIPCHART，data，1，0，0，VAL_DOUBLE)； 采用函数SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_TIMER，ATTR_ ENABLED，1)打开时钟，进行数据采集。

　　3 应用设计

　　采用基于虚拟仪器技术的机载陀螺仪自动测试系统，成功构建了多套航空测试设备，例如陀螺智能综合测试设备(包括陀螺稳定平台、垂直陀螺、航向陀螺等)、操纵台智能测试仪、单相静止变换器校验设备、飞参模拟器等。机载陀螺自动测试系统检测项目：准备时间，垂直陀螺在倾斜和俯仰4°时，接通电源1 min后应以±2°的精度输出水平信号；锁定时间，当随动托架、外环架和陀螺组合件处于任何位置时，锁定时间应不超过15s；修正速度，横向修正速度2～8(°)／min，纵向修正速度l～3(°)／min；陀螺漂移(转动)，垂直陀螺以1(°)／s的角速度旋转360°后，在沿倾斜方向的漂移不大于±2．5°(实际为±3．5°)等。图6为某型号陀螺的电位计零位测试界面。

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