平臺(tái)加溫控制器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

　　摘要：本文在深入了解平臺(tái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套用于平臺(tái)自動(dòng)加溫控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分采用模塊化設(shè)計(jì)方式，分別采用電阻測(cè)量、信號(hào)濾波、溫度控制等模塊，并結(jié)合平板電腦實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)的加溫、測(cè)溫。系統(tǒng)軟件部分采用LabVIEW軟件平臺(tái)，充分利用LabVIEW特有的多線程軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)的加溫方式選擇、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)記錄、溫度報(bào)警顯示。系統(tǒng)研制完成后進(jìn)行老練考核系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，并與標(biāo)準(zhǔn)儀器比對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)，比對(duì)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有測(cè)量誤差小，測(cè)量數(shù)值穩(wěn)定等特點(diǎn)。系統(tǒng)參與了平臺(tái)系統(tǒng)不同環(huán)境下的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有便攜、易維護(hù)的特點(diǎn)。

　　引言

　　三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱平臺(tái))的主要作用是在火箭內(nèi)按制定的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，建立一個(gè)與火箭的角運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的導(dǎo)航坐標(biāo)系，為加速度計(jì)提供可靠的測(cè)量基準(zhǔn)，也為火箭姿態(tài)角的測(cè)量提供所需的坐標(biāo)基準(zhǔn)^[1]。目前，平臺(tái)加溫控制器采用手動(dòng)操作、人為監(jiān)測(cè)的方式，數(shù)據(jù)記錄不完善，設(shè)備維護(hù)不方便。

　　為了適應(yīng)火箭密集發(fā)射的需要，火箭相關(guān)的測(cè)試設(shè)備需要進(jìn)一步技術(shù)改造，平臺(tái)加溫控制器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng))利用當(dāng)前測(cè)控領(lǐng)域的新技術(shù)，借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)，完成對(duì)平臺(tái)內(nèi)腔的加溫預(yù)熱，結(jié)合表頭溫控實(shí)現(xiàn)平臺(tái)二級(jí)溫控，確保平臺(tái)內(nèi)陀螺和加速度計(jì)表頭溫度穩(wěn)定。同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄平臺(tái)內(nèi)腔以及陀螺、加速度計(jì)表頭的電阻值。確保平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)陀螺和加速度計(jì)環(huán)境穩(wěn)定。為火箭正常發(fā)射提供有力保障，也為平臺(tái)異常情況分析提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的加溫、測(cè)溫，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和系統(tǒng)使用過(guò)程。此外，系統(tǒng)還需適應(yīng)不同環(huán)境下的使用，降低遠(yuǎn)距離測(cè)量過(guò)程中的誤差，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　所以本系統(tǒng)充分利用了當(dāng)代測(cè)試領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法，硬件部件設(shè)計(jì)上采用模塊化的方式，把整套系統(tǒng)按照功能分成不同的模塊，便于在各個(gè)測(cè)試場(chǎng)地檢查和維護(hù)。軟件上采用LabVIEW多線程的隊(duì)列設(shè)計(jì)模式并配合經(jīng)典的生產(chǎn)者消費(fèi)者軟件架構(gòu)，增強(qiáng)軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性^[2]。軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制各個(gè)硬件模塊，并實(shí)時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，同時(shí)軟件簡(jiǎn)化操作步驟，明確操作提示，用圖文并茂的方式顯示測(cè)試結(jié)果。

　　1.1 系統(tǒng)硬件組成

　　系統(tǒng)硬件由電阻測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器模塊、溫控器模塊、平板電腦組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

　　電阻測(cè)量模塊測(cè)量平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)的YX、YZ陀螺和X、Y、Z加速度計(jì)的阻值。若采用單端測(cè)量方式，測(cè)試線纜阻值會(huì)引起測(cè)試偏差，電阻測(cè)量模塊采用了三線制測(cè)量的方法，消除線纜誤差，保證測(cè)試阻值的精確性^[3]。測(cè)量后端加二階巴特沃斯濾波，截止頻率設(shè)為10Hz(3.16Hz理論值)，可有效消除工頻等干擾^[4]。測(cè)量原理如圖2所示。