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    惯性仪器通用测验技能运用研讨

    1、导言

    惯性仪器是陀螺仪、加快度表等惯性外表和陀螺安稳渠道以及捷联惯性丈量组合等惯性丈量设备的总称,是导弹、运载火箭等航天飞翔器制导与操控体系中的核心部件。其作用是为飞翔器树立方位和姿势基准,一起丈量飞翔器相对惯性空间运动的视点、角速度、速度和加快度。惯性仪器的功用和精度直接影响飞翔器飞翔弹道,经过测验,可以断定惯性仪器是不是契合技能条件所需求的功用和质量目标,发现其毛病与过失来历及其规则,为改善总装技能和进行体系抵偿供给依据。因而,对惯性仪器的功用测验无论部队仍是总装厂都十分重视。在以往的测验中,因为惯性仪器的种类较多,各自的用处和作业原理也不尽一样,因而一向没有制定一致的测验规范。这里从惯性仪器在飞翔器上的运用办法分类,以捷联办法和陀螺安稳渠道办法为首要研讨目标,关于惯性渠道、速率陀螺、横法向仪、捷联惯测组合等单元仪器的共性与特性进行研讨,对这四种被测目标的测验需求和测验办法进行总结和概括,找到一种满意大多数惯性仪器测验需求的测验办法,描绘一套通用化的惯性仪器测验体系。

    2、描绘思维

    惯性仪器自身即是高精度、高灵敏度的丈量设备,挑选和选用的测验办法有必要和惯性仪器的作业原理紧密相联,因而,咱们对常用的、典型的惯性仪器测验设备进行了深入剖析、概括,总结出典型的测验办法和手法。一起,因为惯性仪器布局杂乱,种类和界面数量繁复,对测验信号的数量、杂乱性以及精度需求等要素改动较大,这就需求测验体系的硬件和软布局均具有较强的适应性,到达“以不变应万变"的描绘需求。

    通常情况下,测验体系应具有三大根本功用,即:信号的丈量与操控、数据的剖析与处置,测验作用的核算与输出。其间:信号的丈量与操控是测验体系硬件要处置的首要疑问,为处置界面繁复、规范纷歧的疑问,思考到测验的灵敏性和适应性,在体系硬件描绘中,咱们选用了“VXI总线规范仪器模块+通用信号转接+适配器"的分层转接办法;对体系硬件的调度指挥、数据的剖析与处置以及测验作用的核算与输出则是体系软件处置的首要疑问。在体系软件描绘中,咱们在虚拟仪器软件布局的根底上,选用通用化的布局式软件描绘,构建通用的可取舍的软件公共渠道,软件开发人员可依据通用ATE/ATS体系对软件功用的需求,在软件布局的根底上进行功用增减及参数的选配,实举动态配备,到达测验软件通用化的意图。

    VXI总线是一种敞开式的体系布局,总线界面不只布局紧凑、规范敞开、数据吞吐才能强、模块可重复运用,并且树立在虚拟仪器软件布局(VISA)根底上的通用软件布局处置了体系中所运用的各种VXI总线仪器与测验运用软件开发的通用化疑问,因而,VXI总线仪器所具有的系列化、组合化特色、为组成通用测验体系供给了杰出的技能支撑。

    信号调度与转接是组成通用测验体系不行短少的环节,也是通用测验体系描绘作业中相对较为杂乱的有些。信号调度与转接的首要作用是衔接被测目标与VXI测验仪器,测验进程中的一切被测信号和操控信号均在这里进行会集。被测信号的目标超出VXI模块输入目标的,需经过调度改换,如阻抗改换、扩大、衰减,阻隔等办法;被测信号的目标在VXI模块丈量规模的,在这里经过转接,送入各个VXI测验收集通道的信号输入端;指令或操控信号由核算机经过这里分配、调度、转接发往被测目标。为此咱们描绘了插卡式的通用信号转接箱,为纷歧样被测供给了灵敏多变的信号转接办法。被测信号由调度模块的前面板输入,经过调度板的调度改换电路后,经通用信号转接箱的背板及机箱后面板转接,经过外部电缆送给VXI测控组合中的测验仪器,完结丈量。测验信号也可以选用由机箱后面板输入、前面板输出的“逆向"转接调度办法,以缩短转接电缆的长度。这里的调度板对用户而言可以选用规范配备的,也可以依据需求由用户自行描绘调度电路。

    适配器作为通用信号转接箱在处置大功率信号才能的弥补,首要用于布放2A以上的大功率器材的供电与操控电路,在被测目标供电功率和被测信号小于2A的测验体系中,适配器机箱可以省去,被测信号直接分配至通用信号转接箱的输入端。

    3、通用测验硬件研讨

    3.1测验需求剖析

    关于惯性仪器的测验特色,其测验内容首要包含扩功用测验、调整测验、技能测验、精度测验四个有些。其间,调整测验和技能测验是出产进程和总装测验的首要内容;功用测验和精度测验是仪器出厂和部队测验的首要内容,也是通用测验的研讨要点,其测验项目首要包含以下内容:

    1)电源电压测验、电流测验、频率测验;

    2)陀螺及回路参数查看;

    3)回路前放测验;

    4)力矩马达电流测验;

    5)陀螺惯性时刻测验;

    6)加快度表发动电流测验;

    7)加快度表作业电流测验;

    8)加快度表回路前放测验;

    9)程序功用查看;

    10)程序安排精度查看;

    11)渠道姿势角份额系数和姿势安全角的测验;

    12)动态漂移精度测验;

    13)调平精度测验;

    14)直流电阻查看;

    15)马达沟通电压和电流、传感器激磁电源沟通电压和电流的测验;

    16)正、负指令信号输出查看;

    17)零位输出电压测验;

    18)灵敏度查看;

    19)输出特性查看;

    20)极限输出查看。

    21)捷联惯性丈量组合方位标定;

    22)捷联惯性组合速率标定;

    23)温控体系和温度情况监测。

    咱们对以上测验项目进行了归类和总结:对测验体系而言,惯性仪器的电特性参数首要分为三种类型:被测信号,鼓励信号和操控信号。被测信号中,如电压、电流、电阻、温度、转速、加快度、等物理参数在输出时,大多以仿照量或数字量的办法输出,即:电压、电流、电阻、脉冲以及波形等信号;鼓励信号包含波形信号、电源和指令操控信号,在测验进程中,通常由测验体系为被测目标供给;操控信号包含数字量操控和开关量操控等,通常用于鼓励信号的操控和被测设备供电的操控以及丈量回路的通道操控等。

    3.2测验体系组成

    1)主控核算机和VXI测控组合首要是在测验软件的操控下,完结测验所需的指令输出和测验数据的获取。其间:

    体系操控核算机是整个丈量体系的操作指挥中间,它依照测验流程经过1394总线和VXI总线零槽操控器模块将测验指令下达至各VXI功用模块,由各VXI总线功用模块履行测验指令,并将测验数据经过总线传送给主控核算机。核算机经过软件对测验数据进行监测、记载和必要的数据处置,并对测验进程中呈现的反常表象进行实时记载、判别和保护。

    VXI测控组合组中,数字多用表模块协作64路继电器采样开关模块完结惯性仪器测验中电压、电流、电阻等仿照量丈量。32路数字量输入/输出模块完结开关量、情况量读取、监测或宣布操控指令。32路继电器操控开关模块完结体系加电操控或保护操控等。4通道A/D模块用于丈量波形信号,恣意波形发作器可以发作测验进程中所需的鼓励信号。脉冲数和时刻的丈量是惯性仪器测验中的重要参数,对测验精度和安稳度需求较高,咱们选用高精度和高安稳度的多路可逆计数器完结脉冲数和时刻测验。

    2)通用信号转接箱与信号调度模块是衔接被测与VXI测验体系的桥梁;测验信号在这里进行分类与转接调度后,输入到各VXI丈量模块。依据需求,在信号调度模块中首要描绘和安置以下电路:

    a.电压丈量保护电路;

    b.电流丈量调度电路;

    c.操控指令驱动与保护电路;

    d.加电操控、鼓励操控电路;

    e.程序安排驱动电路;

    f.归零确定电路;

    g.电压-电流改换电路;

    h.温度丈量改换及指示电路;

    i.渠道垮台保护、加度速表飞转保护电路等;

    j.调度模块辨认代码发作电路;

    k.专用电源电路等。

    3)专用适配器:用于对较大功率(2A以上)信号进行调度和改换,再送入通用信号转接箱或被测目标。

    4)配套专用设备:是被测目标测验时有必要的配套辅佐设备,为被测供给供电、方位翻转与调整等。通常由工业有些与惯性仪器配套出产和运用,这里不作深入研讨。

    4、通用测验软件研讨

    测验软件是测验体系的魂灵,通用化的测验体系需求通用软件的撑持。在通用测验体系中寻求软件的易用性、通用性、可保护性、可扩充性和可移植性,也是通用测验软件描绘的最重要内容。这里在“虚拟仪器"的根底上,进一步提出了“虚拟体系"的概念。所谓“虚拟体系",即是由软件渠道阻隔体系硬件、底层驱动软件与体系用户之间的直接联络,树立起一个“笼统层",由通用渠道供给一个通用的测验构成和界说,依照这个界说,处置纷歧样被测信号之间、纷歧样被测设备之间、纷歧样被测体系之间的共用和通用疑问。

    北京航天测控公司的“测验程序主动生成器"软件即是在通用化的布景需求下,为组成通用测验体系而描绘的软件开发东西。测验人员依据被测目标的测验需求,选用主动测验程序生成器中的流程配备东西,对测验进程中调用的VXI模块进行通道配备、功用调用、数据运算、延时设置等,无需知道编程言语,就可以完结某个测验软件的开发。“测验程序主动生成器"将主动发作测验程序,安排测验数据、测验流程,拜访测验仪器,显现仪器丈量作用,调用相应的剖析库,结尾作用存到作用数据库,并输出HTML文档、Word文档等。

    主动测验生成软件流程是运用该软件开发的测验程序具有以下首要功用:

    1具有体系自检功用和必定的毛病定位及毛病导向功用;

    2测验程序可主动依照流程履行,也可由人工干预单步履行;

    3测验数据的实时显现(图表、曲线等),和测验数据的过后处置、剖析功用;

    4具有体系保护功用,可对要害点的丈量值进行判别,超出正常规模的应具有显着提示;必要时,由软件履行体系保护,如中止测验、体系断电等。

    5具有软件仿真功用:仿真测验所需的各种鼓励、开关动作和仪器的收集数据。

    6具有直观、便利的操作界面,对测验流程中的要害进程具有显着的提示和软面板按键。

    7具有测验数据报表生成和打印输出功用;

    5、定论

    这篇文章选用VXI总线测验技能,在充沛研讨惯性仪器测验原理和测验办法的根底上,对测验项目和测验参数进行了提炼和总结,组成了用于惯性仪器测验的VXI总线通用测验体系。因为通用化的描绘思维和技能路径,使体系的硬件布局和软件布局均具有较强的可移植性和可扩充性,使得该体系不只仅适用于惯性仪器的测验,只要对体系中的硬件配备稍加调整,运用测验程序主动器重新编制测验流程,就可在较短的时刻内开宣布用于电子仪器测验、伺服安排测验甚至飞翔器综合测验的测验体系,可大大削减描绘人员在剖析、描绘、编码等方面的重复性劳作,缩短测验体系研发周期、下降研发费用。其作用现已成功地运用于中国有些导弹的单元或综合测验中,也可广泛推行运用于航空、航天和武器体系等范畴的主动化测验。

    国产节能枯燥设备严重打破打破国外独占

    日前从山东省科学院节能枯燥工程技能研讨中间知道到,经过一年多的尽力,该中间研发的60万吨/PTA严重国产化节能枯燥设备,理论模型和工业样机均已完结,当时正在施行证明,不久将投入出产;该中间与山东新汶矿业集团协作研发的国内最大的石膏煅烧枯燥设备,已投入出产工作。这些具有自主常识产权的科研作用,将打破长时刻以来国外独占大型节能枯燥设备制作的局势。

    据知道,枯燥技能的运用触及化工、石化、医药、建材、轻工、饲料、食物、造纸、木材、粮食等多个职业。枯燥进程是国内的高耗能工序,其所耗费的动力占国内总能耗的12%左右,而一起国内枯燥工序的均匀动力运用率仅为40%~50%,国外领先水平则遍及到达了70%以上。

    当时,国内需求的某些大型枯燥设备和技能还简直悉数依靠进口。

    据该中间首席专家史勇春研讨员介绍,中间的科研开发采纳的是“研讨中间—孵化演示公司—服务职业"的办法,他以为这是加快国产化配备开发运用的一条行之有用的路径。为加快科研作用的工业化,该中间孵化了科技演示公司——山东天力枯燥设备有限公司作为科研作用转化的载体。中间完结技能运用研讨和小试、中试后,天力公司将科技作用进行技能完善并商品化,然后投放到有关职业的大型公司运用,待商品运用起到演示作用后,再向全职业推行。

    史勇春说,该中间首要关于各职业需求的各类严重节能枯燥配备及各职业中面对的严重枯燥共性技能,进行运用根底理论和运用技能的研讨作业;依照转化一代、研讨一代、预研一代的思路,依据纷歧样类型的枯燥技能进行原始立异、集成立异和引入消化吸收再立异;集成热力学、传热学、流体力学等纷歧样学科的研讨理论,探究枯燥进程传热传质规则,树立要点职业大型枯燥设备和枯燥进程的工程模型;开发具有国际水平的技能软件,探明枯燥进程规则,然后经小试、中试开宣布大型枯燥设备和领先枯燥技能。该中间的做法彻底摆脱了当时国内大型枯燥设备国产化走简略仿照路子的被迫局势。

    山东省科学院对该中间的需求是研发的作用有必要“顶天登时"。所谓“顶天"是指有必要关于职业股动性强、关联度大、作用杰出的要害共性枯燥技能疑问,开发具有自主常识产权的要害技能和核心技能,并从运用根底理论研讨上完结打破,对各职业枯燥技能进步有严重股动作用。所谓“登时"指的是研讨作用有必要可以推行运用,转化为终端商品,发作效益。

    此外,该中间还与国际上闻名枯燥技能研讨安排,如白俄罗斯雷科夫传热传质研讨所、波兰罗兹技能大学树立了长时刻协作联络。经过尽力,该中间研宣布各类科研作用35项,承当国家火炬方案4项,国家要点新商品方案项目4项,国家要点推行方案项目3项,取得自主常识产权专利68项,取得山东省科技进步二等奖3项。

    当时,该公司与山东海化集团协作研发的纯碱煅烧枯燥大型内热式流态化设备,重180吨,高18米,为国际创始,在海化集团运用7套后,又相继在唐山三友碱业有限公司、河南安棚碱矿有限公司、山东海天生物化工有限公司等全国10大纯碱厂推行100多台套,如今这个商品在纯碱职业已有适当的影响力;与中石油辽化分公司协作研发的己二酸大型流态化枯燥成套技能和设备,动力运用率达75%,节能作用显着;与青岛海晶集团协作研发的国内最大CPE枯燥换热设备,流化床面积20平方米,当时已出口国外;与中国铝业集团山东分公司协作研发的大型闪蒸枯燥机,到达了国际领先水平,在山铝公司已运用12套,节能作用比通常国内商品高20%。

    据悉,到当时该中间已累计研讨开发了1000多台套枯燥备服务于工业出产,推行公司800多家,节能、节省出资发作的效益上百亿元。

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