基于虛擬儀器的機載陀螺儀測試系統(tǒng)研究

虛擬儀器技術是軟件代替部分硬件設計的技術，其中硬件模塊實現(xiàn)信號的調(diào)理、采集和輸出，而軟件實現(xiàn)信號的處理、顯示和產(chǎn)生。利用軟件快速、靈活的運算處理能力，簡化硬件模塊功能，減少硬件模塊體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，該技術只需更改軟件就能滿足大部分信號的測試，具有很強的靈活性和擴展性。
目前，傳統(tǒng)的航空機載陀螺儀測試系統(tǒng)采用分立儀器搭建，具有成本高、自動化程度低、擴展性差的缺點，因此，這里提出一種基于虛擬儀器技術的航空機載陀螺儀自動測試系統(tǒng)的設計方案。

1 陀螺儀測試系統(tǒng)硬件設計
該系統(tǒng)硬件主要是以C8051F005單片機為核心，結合相應的外圍電路實現(xiàn)A／D、D／A轉換以及開關量的控制，采用模塊化設計，通過RS-232總線與計算機控制系統(tǒng)進行通信?？紤]到該系統(tǒng)設計的模塊較多，且為了后續(xù)擴展，選用標準的3U工業(yè)機箱。其系統(tǒng)硬件原理圖如圖1所示。

1．1 測試轉臺
測試轉臺用于標校陀螺精度，每種型號的陀螺都有各自的測試轉臺。在對陀螺進行測試前，需要將陀螺固定在測試轉臺上，并將轉臺調(diào)整到水平位置。測試轉臺上有俯仰和傾斜指示刻度，可根據(jù)要求將陀螺調(diào)整到相應位置。
1．2 陀螺儀和航空連接器
陀螺轉子是陀螺儀的基本部件，常采用同步電機、三相交流電機等拖動方法使陀螺轉子高速圍繞自轉軸旋轉；內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán))是陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構；附件是指力矩馬達、信號傳感器等。
根據(jù)旋轉物體的旋轉軸所指方向在不受外力影響時不改變的原理來保持方向，制造出來的陀螺裝置就叫陀螺儀。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它能快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間，然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。
陀螺儀的種類很多，按用途可分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統(tǒng)中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器；指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示，作為駕駛和領航儀表使用。不同型號的陀螺儀通過不同的連接器與信號調(diào)理箱連接。因此，測試系統(tǒng)根據(jù)陀螺儀的連接情況，需要配備多個連接器。
1．3 電源部件
電源部件為航空機載陀螺儀自動測試系統(tǒng)提供所需的直流和交流電源，直流輸出為+27V，交流輸出為三相36V400Hz和三相115V 400 Hz。陀螺儀型號不同，其消耗功率也不同，交直流一般約O．5 A。