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【6h】

微惯性器件离心机标定与动态测试数据采集系统研制

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精密离心机是连续提供大于1g加速度的一种环境模拟设备，用于测定惯性器件(加速度计、陀螺等)在大加速度条件下的性能。试验中能否实时、准确地采集被测器件的输出，将直接影响器件标定及仿真测试结果的准确性。本文根据微惯性器件的研制需求，完成了分别应用于静态(恒加速度)离心机(用于传感器标定)和动态(变加速度)离心机(用于传感器实际应用环境的动态仿真试验)的两套数据采集系统的研制。
　　 根据静态离心机标定试验数据采集系统的设计指标，完成系统设计和硬件选型。采用数字三用表PXI-4071结合开关选通模块PXI-2530，实现多路信号的采集，精度最高可达7位半；系统综合测量精度分析表明，综合测量精度优于10-4V量级。
　　 根据动态离心机仿真测试数据采集系统的设计指标，尤其是采样同步性的要求，采用PXI-6358、PXI-6221数据采集卡，配合信号调理模块，完成多路模拟信号及标准g值信号的采集；采用数字信号接口卡PXI-6584及可编程FPGA模块等，实现RS422、RS485等串口的通信协议转换，同时对数字信号写入时戳，方便在数据处理及误差对比时提供精准时间节点，保证数字信号采集的实时同步性要求。系统综合测量精度的分析表明，综合测量精度优于10-3V量级，采样时间宽度不大于0.5ms，采样信号与离心机提供标准信号的同步性误差小于0.1ms。
　　 根据两套系统不同要求，利用LabVIEW平台完成基于虚拟仪器架构的系统软件开发工作。采用模块化的程序设计方法，设计了通道参数设置、数据采集、数据分析、数据存取及回放模块，实现软件的复用性、扩展性和开放性，便于用户维护、调试与升级。在动态测试数据采集系统中，解决数据采集卡PXI-6358与PXI-6221共用时钟源，同步采集的问题；根据数据存储格式的差异，分别完成基于TDMS和数据库存储的两种软件方案。
　　 以某型微加速度计为测试对象，将新研制的静态标定试验数据采集系统与原有的基于KEITHLEY2001数据采集系统进行性静态标定试验对比，验证了新研制的系统不仅具有同等的高精度水平，还具有采集通道多、存储容量大、试验参数设置灵活、人机界面好、数据处理功能强、性价比高等优点。由于动态离心机主机尚未完成装配，研制完成的动态离心机动态仿真试验数据采集系统未能与主机进行联合调试及实际测试验证。

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