基于FPGA的旋翼载荷应变信号采集系统研究与实现
发布时间：2021-10-08 05:45
直升机旋翼转动部件载荷测试,是直升机研发过程中的重要环节,直接关系到直升机的使用寿命和系统性能。针对直升机旋翼系统的转动部件载荷测试试验,开展基于FPGA的旋翼载荷应变信号采集系统的研究与设计,以获得主旋翼、尾桨在飞行试验条件下的载荷强度测试数据。论文主要完成的工作如下:1、分析了国内外应变信号采集系统的研究现状,并介绍了应变信号采集技术的相关基础原理,为系统的设计提供理论依据;2、设计了以FPGA和高精度AD为核心的4通道应变信号采集系统,实现了高速、高精度、同步信号采集,并具备多种电桥工作模式切换功能,能够满足单臂桥、半桥、全桥等不同的应用场合;3、设计了AGC自动增益控制电路,可根据应变电桥的输入信号,自动调整信号幅度,减小A/D采集的量化误差,提高信号采集精度;4、在FPGA内部设计了15阶布莱克曼窗FIR线性相位低通滤波器,有效滤除噪声,进一步提高信号采集精度;5、完成了应变信号采集系统的功能测试,验证了系统设计的各项功能,满足系统的各项技术指标要求。
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
丝式应变片结构
箔片式应变片结构
第2章应变信号采集技术原理7第2章应变信号采集技术原理2.1电阻应变片介绍2.1.1金属电阻应变片的构造和类型金属电阻应变片有三种，分别是丝式、箔式、薄膜式。丝式电阻应变片如图2.1所示，这种电阻片多用纸底和纸盖，价格低廉，缺点是精度较差，横向效应系数较大[15]。一般情况下由粘合层、基底、盖片、敏感栅、引出线五部分构成。箔式应变片的敏感栅是利用光刻技术制成。敏感栅的形状可以根据实际要求进行修改，在一个应变片中也可以采用多个敏感栅[16]。相比于丝式电阻应变片，箔式应变片散热效果好、寿命更长、允许通过的电流更大。目前，金属箔式应变片已取代丝式电阻应变片占据了绝大部分市场，其结构如图2.2所示。金属薄膜式应变片的敏感栅是利用薄膜技术制成的薄膜敏感栅，其厚度可以达到0.1μm以下，外部包裹一层保护层[17]。这种应变片的特点是：可以做成大电阻值，形状和尺寸也比箔式应变的更小更精确，制成的结构散热好，对有较宽的温度范围也可达到较完善的补偿，但在工作时会产生电流噪声。其结构如图2.3所示。图2.1丝式应变片结构图2.2箔片式应变片结构图2.3薄膜式应变片结构2.1.2金属电阻应变片的选择通常，在实际的应力测试过程中会面对不同的测量环境、条件、材料，合理
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅测量在直升机旋翼试验中的应用[J]. 谢亚文,易晖. 电子技术与软件工程. 2020(12)
[2]直升机旋翼桨叶载荷测量方法[J]. 刘明明,刘丙坤,戴强. 电子技术与软件工程. 2020(03)
[3]基于FPAA信号调理电路的多通道应变数据采集系统[J]. 史兵丽,王刚,张会新,张彦军. 电子器件. 2019(06)
[4]低频电阻电流噪声测试技术的发展和应用[J]. 雷军,陈毓彬. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(04)
[5]红外探测器的低噪声前置放大电路设计[J]. 江婷,李胜,高闽光,童晶晶,李妍. 激光与红外. 2018(07)
[6]基于多信道无线传输的旋翼载荷测试技术研究[J]. 马亚平,刘鹏,谷士鹏. 计算机测量与控制. 2017(10)
[7]静态电阻应变仪测量值的不确定度分析[J]. 王菊凤,龙波,黄徐瑞晗,闵睿. 计量与测试技术. 2017(04)
[8]基于MAX1452的硅压阻压力传感器数字补偿设计与拟合分析[J]. 姚敏强,曹晓婷,李拉兔. 计测技术. 2016(04)
[9]一种直升机旋翼试飞测试系统设计与实现[J]. 刘明,魏国波,李国星. 计算机测量与控制. 2016(04)
[10]电桥电路在传感器接口电路中的应用[J]. 彭俊珍. 数字技术与应用. 2015(08)
硕士论文
[1]直升机旋转动部件载荷测试技术研究[D]. 魏国波.西安电子科技大学 2013
[2]高精度数据采集及DSP+FPGA高速信号处理硬件系统设计[D]. 梁宇恒.西安电子科技大学 2012
[3]基于无线传感器网络的应变数据采集系统的研究与设计[D]. 于新峰.河北工程大学 2010
[4]FIR数字滤波器的FPGA实现技术研究[D]. 李彬.西南交通大学 2007
[5]基于非均匀采样的高速数据采集系统设计[D]. 石强.电子科技大学 2007
[6]超高速数据采集系统研究[D]. 黄颋挺.华中科技大学 2007
[7]数字动态应变仪的研究与设计[D]. 黄翀.浙江大学 2006
[8]直升机旋翼动平衡试验台控制系统设计与实现研究[D]. 蔡成涛.哈尔滨工程大学 2006
[9]Si单片高精度低失调运算放大器的研制[D]. 余佳.电子科技大学 2005
本文编号：3423545
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
丝式应变片结构
箔片式应变片结构
第2章应变信号采集技术原理7第2章应变信号采集技术原理2.1电阻应变片介绍2.1.1金属电阻应变片的构造和类型金属电阻应变片有三种，分别是丝式、箔式、薄膜式。丝式电阻应变片如图2.1所示，这种电阻片多用纸底和纸盖，价格低廉，缺点是精度较差，横向效应系数较大[15]。一般情况下由粘合层、基底、盖片、敏感栅、引出线五部分构成。箔式应变片的敏感栅是利用光刻技术制成。敏感栅的形状可以根据实际要求进行修改，在一个应变片中也可以采用多个敏感栅[16]。相比于丝式电阻应变片，箔式应变片散热效果好、寿命更长、允许通过的电流更大。目前，金属箔式应变片已取代丝式电阻应变片占据了绝大部分市场，其结构如图2.2所示。金属薄膜式应变片的敏感栅是利用薄膜技术制成的薄膜敏感栅，其厚度可以达到0.1μm以下，外部包裹一层保护层[17]。这种应变片的特点是：可以做成大电阻值，形状和尺寸也比箔式应变的更小更精确，制成的结构散热好，对有较宽的温度范围也可达到较完善的补偿，但在工作时会产生电流噪声。其结构如图2.3所示。图2.1丝式应变片结构图2.2箔片式应变片结构图2.3薄膜式应变片结构2.1.2金属电阻应变片的选择通常，在实际的应力测试过程中会面对不同的测量环境、条件、材料，合理
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅测量在直升机旋翼试验中的应用[J]. 谢亚文,易晖. 电子技术与软件工程. 2020(12)
[2]直升机旋翼桨叶载荷测量方法[J]. 刘明明,刘丙坤,戴强. 电子技术与软件工程. 2020(03)
[3]基于FPAA信号调理电路的多通道应变数据采集系统[J]. 史兵丽,王刚,张会新,张彦军. 电子器件. 2019(06)
[4]低频电阻电流噪声测试技术的发展和应用[J]. 雷军,陈毓彬. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(04)
[5]红外探测器的低噪声前置放大电路设计[J]. 江婷,李胜,高闽光,童晶晶,李妍. 激光与红外. 2018(07)
[6]基于多信道无线传输的旋翼载荷测试技术研究[J]. 马亚平,刘鹏,谷士鹏. 计算机测量与控制. 2017(10)
[7]静态电阻应变仪测量值的不确定度分析[J]. 王菊凤,龙波,黄徐瑞晗,闵睿. 计量与测试技术. 2017(04)
[8]基于MAX1452的硅压阻压力传感器数字补偿设计与拟合分析[J]. 姚敏强,曹晓婷,李拉兔. 计测技术. 2016(04)
[9]一种直升机旋翼试飞测试系统设计与实现[J]. 刘明,魏国波,李国星. 计算机测量与控制. 2016(04)
[10]电桥电路在传感器接口电路中的应用[J]. 彭俊珍. 数字技术与应用. 2015(08)
硕士论文
[1]直升机旋转动部件载荷测试技术研究[D]. 魏国波.西安电子科技大学 2013
[2]高精度数据采集及DSP+FPGA高速信号处理硬件系统设计[D]. 梁宇恒.西安电子科技大学 2012
[3]基于无线传感器网络的应变数据采集系统的研究与设计[D]. 于新峰.河北工程大学 2010
[4]FIR数字滤波器的FPGA实现技术研究[D]. 李彬.西南交通大学 2007
[5]基于非均匀采样的高速数据采集系统设计[D]. 石强.电子科技大学 2007
[6]超高速数据采集系统研究[D]. 黄颋挺.华中科技大学 2007
[7]数字动态应变仪的研究与设计[D]. 黄翀.浙江大学 2006
[8]直升机旋翼动平衡试验台控制系统设计与实现研究[D]. 蔡成涛.哈尔滨工程大学 2006
[9]Si单片高精度低失调运算放大器的研制[D]. 余佳.电子科技大学 2005
本文编号：3423545
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