基于无线数据传输的动压气浮轴承刚度测量研究

发布时间：2020-08-12 02:57

【摘要】： 动压气浮轴承陀螺马达是陀螺仪表的心脏,被广泛应用于各种惯性仪器、仪表当中。气浮轴承的气膜刚度代表其承载能力,是衡量气浮轴承质量的一项重要指标。研究气浮轴承动态刚度的大小和变化,对提高陀螺仪表精度和可靠性具有重要意义。动压气浮轴承的刚度主要是由轴承运转时的气膜厚度计算得出,也就是说刚度测量实质上就是气膜厚度测量。气膜厚度一般是微米量级,所以要求测量仪器的分辨率要达到纳米级。非接触式电容测微技术具有动态响应快、温度稳定性好、精度高、系统固有频率高等特点,成为测量气膜厚度的一种重要选择。目前,动压马达静态刚度测量运用国内外已有的电容传感器产品已能满足要求,但对动态刚度测量,尤其在20g随机振动并伴有高速旋转条件下的刚度测量,现有产品还无法实现。因此,对动压马达动态刚度测试仪器的研究已迫在眉睫。论文在分析气浮轴承刚度测量方法的基础上,结合现有电容测微仪在进行动态测量时存在的不足,提出了基于无线数据传输的气浮轴承刚度动态测量方案,所做的工作主要包括： (1)根据设计方案完成了硬件选型及数据采集和无线收发电路的硬件设计,制作了无线发送和接收的两块PCB板,完成了硬件的焊接与调试。 (2)完成了无线数据采集系统的软件设计,实现了数据的A／D转换及无线数据通信,在对通信过程中可能存在的干扰源类型分析的基础上做了相应的抗干扰设计与误码率、丢包等实验测试。 (3)利用MFC编写了上位机应用软件,实现了上位机对电容测微仪所测得数据的数字滤波与非线性误差补偿,并将数据绘制成波形显示给用户。 (4)最后对基于无线数据传送的电容测微仪动态刚度测试系统进行了综合测试与分析,验证了方案的可行性。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.37
【图文】：

示意图,系统总体,示意图

实现对数据的数字滤波、非线性误差补偿和波形显示。系统主要完成数据采集、数据的无线传输、数据处理、显示几个任务，其组成结构如图2.8所示:各个模块主要完成的任务为:(l)模拟量采集模块:电容测微仪将传感器与陀螺马达外圆表面之间的位移量转换为电压值，以士SV模拟电压信号的形式输出。(2)无线采集端模块:微控制器控制刀D转换芯片将电容测微仪士SV的输出气膜厚度信号转化为数字量，然后再将数据放入无线收发芯片的发射缓存区中，无线芯片将数据打包后高速发送至接收端的无线芯片。模拟量采集模块无线采集端模块无线接收端模块数据处理显示模块谕谕谕谕遐遐图2.8系统总体组成示意图 Fig.2.8Di叫梦aJ爪ofsystCmgrossstructure(3)无线接收端模块:接收端的无线收发芯片对接收到的数据包进行校验，将校验后正确无误的数据送至微控制器的数据缓冲区，微控制器通过串口将缓冲区中的数据传到上位机PC做进一步的处理。(4)数据处理显示模块:上位机PC将串口所得数据进行数字滤波、非线性误差补偿，并将数据绘制成波形显示给用户，以直观显示数字滤波的效果，程序提供数据保存选项，如有需要可将数据保存备案。系统的总体方案制定出来之后，就要从细处着手，一步一步去实现方案中的各个功能部分。首先要根据实际测量的要求选择各个模块的元器件

原理图,系统供电,电源电路,电源部分

Fig.3.1Theminimumhardwaresystemdi叫犷 amofSTR711(l)电源电路电源部分原理图如图3.2所示:U6 LMI11733V VinVout肇R:7】〕CSV州PU】+C99、100两含1去F瑞君念较蹂}}}’一}图3.2系统供电电源电路 Fig.3.2SystemPowerSuPPlyCireuit

选择电路,启动区,基址,扩展存储器

片内Flash区域(基址 :0X40000000);扩展存储器区域(基址 :0X60000000);启动跳线与ARM连接见图3.5。州州囚r乃乃JPZBOQT.1BOCrT.0一犷图3.5启动区域选择电路 Fig.3.5Startregionselectioneireuit

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