基于姿态传感器的虚拟仪器的研究和应用

作     者：赵传超 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白万民

授予年度：2017年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：姿态传感器 虚拟仪器 电磁干扰 LabVIEW 稳定性 

摘      要：姿态传感器用于测量自行火炮平台与水平面的两个夹角。稳定性和精度是衡量姿态传感器性能的两个重要指标,稳定性指标反映的是姿态传感器的可靠性系数,而精度则是在稳定性良好的基础上辅助自行火炮命中目标的关键。因此,在基于姿态传感器的测量研究中,将这两个性能检测作为研究的重点。传统的硬件检测仪器只能检测普通环境中姿态传感器的稳定性和精度,无法模拟检测战场复杂因素干扰环境中姿态传感器的稳定性和精度。针对这一关键问题提出基于LabVIEW的虚拟检测仪器,实现模拟战场环境中对姿态传感器稳定性和精度的检测。战场干扰因素复杂而众多,例如电磁干扰、高温高寒、振动等。本论文主要研究电磁干扰因素对姿态传感器的稳定性影响,并在LabVIEW软件平台上编写基于姿态传感器的虚拟检测仪器。通过SolidWorks三维软件对传输线和姿态传感器主板建模,导入CST电磁仿真软件对传输线和姿态传感器主板进行电磁仿真 将得到的耦合电流叠加到姿态传感器仿真电路中,从而得到电磁干扰对姿态传感器输出数据的影响关系。然后通过编程完成虚拟仪器的搭建。通过仿真分析得出当电磁干扰从姿态传感器主板正面照射时,在主板表面附近产生的耦合电磁场强度最大;频率为4GHZ-5GHZ的外界电磁干扰场对姿态传感器的影响最大;相同频谱的外界电磁干扰对传输线的影响不随传输线形状的改变而变化;姿态传感器在普通环境中稳定性误差不超过0.008°,精度误差不超过0.02°;在外界电磁干扰环境中,姿态传感器的稳定性误差最大为0.053°,小于姿态传感器规定的误差限0.06°。本论文研究设计并完成基于姿态传感器的四个不同功能的虚拟仪器,包括串口调试仪器、稳定性虚拟检测仪器、精度检测仪器和叠加电磁干扰稳定性虚拟检测仪器。串口调试仪器主要是验证姿态传感器与虚拟仪器之间的数据传输,即检验虚拟仪器是否可以接收到姿态传感器输出端的角度数据;稳定性虚拟检测仪器用于检测姿态传感器在普通环境中的稳定性,并且为后续研发其它功能的虚拟检测仪器提供基础程序框架;精度检测仪器用于检测姿态传感器的角度值;叠加电磁干扰稳定性虚拟检测仪器属于智能检测范畴,用于在实验室等普通环境中模拟检测姿态传感器处于电磁干扰环境中输出角度值的稳定性。通过上述虚拟仪器的检测校正,保证姿态传感器在制造和使用过程中都拥有良好的测量精度和高可靠性。