石英挠性加速度计表头力矩器噪声模型研究

石英挠性加速度计的内部力矩器噪声对于高精度的加速度计应用系统的影响是不可忽视的,但很少引起高度重视。针对高精度加速度计电路应用需要,研究了力矩器机械热噪声和力矩器线圈谐振的影响,建立了表头内部力矩器噪声电路模型,设计了测试电路,并对噪声电路模型进行了测试与验证。理论和实验结果均表明:机械热噪声产生的等效加速度对系统影响较小,力矩器线圈影响的谐振与驱动方式及驱动频率有关,脉宽调制(PWM)波驱动方式较正弦波驱动方式产生的谐振影响更大,当驱动频率靠近谐振点时,产生毫安(mA)级的谐振电流。模型的建立对石英挠性加速度计应用具有较好的参考价值。

石英挠性加速度计表头稳定性实验研究

高精度石英挠性加速度计对表头稳定性提出了较高的要求,而垂直敏感轴方向加速度对表头稳定性的影响容易被忽视。首先对表头中摆片组件在垂直敏感轴方向加速度作用下的动力学规律进行了研究;然后设计了基于开环阶跃实验的表头稳定性测试方法;搭建实验平台,在重力场中对摆片组件与重力加速度夹角为0°和180°的情况进行了实验。实验结果表明:摆片组件与重力加速度夹角为0°时,摆片摆动幅度小,石英挠性加速度计表头稳定性好。

数字闭环加速度计带宽测试方法的研究

为了消除传统电模拟法引入的激励信号对力矩器驱动模块造成的影响,提出了一种在数字闭环加速度计系统反馈回路数模转换器输入端叠加一个激励信号来测试系统带宽的方法。通过对该方法的电激励模型进行分析,表明在带宽测试时系统反馈回路D/A输入端叠加激励信号可以等效为外界输入的加速度。搭建测试平台测试系统带宽,实验表明,用该方法测得的数字闭环加速度计系统带宽与传统机械振动法的测试结果相接近。该方法未增加其它电路,降低了系统的复杂度,消除了电模拟法外加激励信号源对力矩器驱动模块的影响。此外,该方法操作快速简单、便于在线测试,可满足大多数数字闭环加速度计的带宽测试要求。

基于Linux Qt技术可视化网关系统

针对远程实验室平台控制需求,提出了一种基于Linux Qt平台可视化管理的网关系统设计方案,设计实现了一种基于嵌入式的C/S模式的可视化网关系统。该系统采用Cortex-A9四核的Exynos 4412芯片作为处理核心,以嵌入式Linux Qt平台作为本地服务端与远程的客户端,通过串口和网口采集Zigbee网络传感器的数据,结合嵌入式Linux操作系统、Zigbee技术及网络传输,利用开源的图形界面库Qt开发界面程序。系统综合考虑了局域网内各种传感器设备的接入,可方便与外界网络信息交换。

DES和LFSR混合加密的研究与FPGA实现

随着网络信息交流量日益增长,信息安全问题成了网络资源应用的发展瓶颈。本文针对计算机与网络上文件的安全性问题,对DES算法以及LFSR密码生成算法进行研究,设计了基于DES和线性反馈移位寄存器(LFSR)的混合加密算法并通过FPGA实现,FPGA根据用户输入的密码组合,通过线性反馈移位寄存器产生一串密钥,然后通过USB将这串密钥发送至计算机中。上位机软件实现与下位机的USB通讯、用DES算法对任意文件进行加密和解密的功能。结果表明,该方案对任意文件加密效果好、速度较快,对于网络空间文件保护有较好的效果。

旋转变压器的角度误差校正系统设计

针对旋转变压器输出数据存在的角度误差问题,对旋转变压器校正方法进行了研究,设计并实现了旋转变压器角度误差校正系统。该系统充分利用了旋转变压器工作原理,发挥了光电编码器优势,采用了FPGA和ARM的优点,由同一电机带动光电编码器和被测旋转变压器,以FPGA+ARM组成的控制模块读出光电编码器和被测旋转变压器的角度,并进行比较分析,测量旋转变压器的非线性误差,建立误差分析表,提出了一种根据系数进行补偿的方式,对旋转变压器的误差进行了补偿。研究结果表明,该系统能对旋转变压器的输出数据进行校正,校正前旋转变压器的角度误差最大为21.2弧分,通过该系统校正后,测角误差最大为5.3弧分,系统校正速度较快且效果明显。

远程实验控制平台的设计与实现

本文针对远程实验教学中实验仪器设备的远程控制、安全智能管理和实验对外开放等问题,采用嵌入式技术、网络通信技术、Web应用技术结合教育身份号的实名认证技术设计和开发一个远程实验控制平台。实现对远程实验室实验项目的在线预约、远程操控、智能管理以及对远程实验设备的故障检测与用户访问安全控制,为实验的远程操控和对外开放创造条件。

基于混合滤波的四轴飞行器的姿态解算

针对四轴飞行器的姿态解算出现的姿态角数据漂移问题,提出一种基于Mahony滤波和互补滤波相结合的混合滤波算法,将传感器采集到的加速度、角速度以及磁场强度数据进行融合,利用加速度计和磁力计的向量偏差来对姿态解算过程中陀螺仪产生的积分累计误差进行修正。最后,建立姿态解算测试平台对混合滤波算法进行实验验证。实验结果表明,采用混合滤波算法的一次迭代滤波所需的平均用时为3.826 ms,比其他算法的平均用时短,混合滤波能有效地修正陀螺仪的积分累计误差,在降低运算复杂度的同时提高姿态解算的精度。

石英挠性加速度计表头行为模型研究

针对石英挠性加速度计PID参数整定繁琐、读出电路新方案的验证平台搭建复杂等问题,开展了对石英挠性加速度计表头的工作原理以及数学模型的分析,设计了加速度计表头的行为模型。搭建了相应的验证平台,将所得的表头行为模型的开环阶跃响应与实际表头做对比,验证了该行为模型的正确性。将该行为模型与表头的读出电路进行联合仿真,实现了表头模型和读出电路的闭环,并分析了不同PID参数对系统的调节时间等闭环动态响应特性的影响以及在特定PID参数下系统的?3 dB带宽。本表头行为模型可用于研究表头读出电路的设计、整定读出电路的PID参数以及分析读出电路的性能指标等多个方面。

迈克尔逊干涉条纹自动测量方法

针对传统干涉条纹自动测量方法稳定性差、误差大的缺点,提出了一种摄像法测量迈克尔逊干涉条纹的方法。该方法以摄像头采集图像,选取高速处理器进行图像处理,根据干涉条纹中心区域暗条纹的面积大小呈周期性变化的规律,通过对干涉条纹图像数据分量提取、阈值比较、区域选择、比例计算、方向判断和过程判断等分步分析,识别条纹并计数。实验结果表明,该方法在He-Ne激光波长测量实验中对条纹移动方向识别准确,且通过连续变化100个干涉条纹所测得的波长误差最大为1/‰。