基于TMR的火箭橇测速系统的设计与实现

发布时间：2020-10-21 23:12

　　 对武器装备性能的深入探索,是各国军事领域不断追求的目标。火箭橇试验作为地面有速度模拟的重要手段,其运行速度的准确测量对被测装备的性能评估,具有极其重要的意义。本论文就火箭橇试验中的测速系统进行了研究,并设计了一套基于TMR的火箭橇测速系统。论文首先分析并研究了火箭橇试验的特点和技术需求,确定了系统等距分布测点求平均速度的测速原理。其次,根据TMR磁传感器的信号特点,通过MaxWell软件对TMR传感器的空间磁场进行了建模和仿真研究,表明选用X轴径向充磁磁铁作为敏感元件,能够使TMR传感器产生更为尖锐的感应信号。在此基础上,设计并完成了系统硬件电路的设计:包括TMR传感器的检测采集子板以及主控采集板、以太网传输模块、宽电压电源模块。并为主控采集板卡配置了底层相关驱动、移植LwIP协议、设计中点计算程序、编写C/S构架下的服务器端程序。系统通过获取相邻子节点的时间间隔对火箭橇速度进行计算,再通过上位机来控制与下位机的网络连接状态,进行数据传输。文中采用基于信赖域的高斯曲线拟合算法,对原始数据的峰值点进行解算,解决了下位机数据处理和峰值解算效率低的问题,提高了系统的解算速度。最后,搭建了测试环境,对系统进行了整体功能和性能测试。测试结果表明系统能够实现对移动物体不同速度的准确测量,达到了预期的设计目标。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：V216.8;TJ06
【部分图文】：

图 1-1 各磁传感器磁场变化下的电压输出值对比[11]武器性能评估试验提供了相对高速的试验环境[14-15]。系统的研制，国外多采用外测系统和影像设备相结合美国 Holloman 高速测试滑轨的测速系统，通过等间距箭橇运行中的时空影像，再以各影像片段的逐帧分解的过点时刻进行判读，从而获取火箭橇的时空位置信息式配置装备昂贵且精度受高速摄像机、电影经纬仪的处理量重，算法复杂。哈里肯试验场采用电磁感应法距上装配磁感应线圈。当火箭橇经过时，处理经过感并记录不同信号的之间的时间间隔，获得火箭橇时间位 60 年代起，我国就开始尝试并建造大型地面动态模拟试了第一条火箭橇试验滑轨的建造和其测速系统的研制行轨道的两侧进行等间距布点，当火箭橇经过时，切电子测试仪进行时间同步，通过间距时间获取火箭橇

图 2-5 不同脉宽下的高斯曲线集到的数据，在二维平面上表现为一些离散的外，还可能是个别噪声或系统误差引起的错误数据，可采用相关函数对数据进行拟合，曲线法，可以对采集数据点的波形特征及误差进行修寻峰算法主要有：直接比较法、二次插值法、式拟合法、高斯公式非线性曲线拟合等几种[34]较法和二次插值法都采用一阶数值微分法进行公式的不同。直接法利用前差或后差公式进行中点公式进行插值数值微分。合法多采用一般多项式做拟合函数的方法，通来寻找峰值位置。一般，拟合形式如公式（2-1）2-3）所示。0 1( )nn nP x a a x a x' 1( ) 2nP x a a x na x

图 3-2 永磁铁三维磁场内部剖分图根据 TMR 磁传感器输出电压和外界磁场强度关系公式（3-1）可知MR 磁传感器敏感轴方向经过 TMR 传感器时，其电压变化只与外界，即磁铁磁场强度大小有关，故其电压值必定是先增加再减小的。磁铁都存在 N、S 两磁极，其磁极方向不同，产生的电压正负不同，方向的磁铁以相同姿态经过 TMR 磁传感器时的磁极分布不同，N、直经过敏感轴，也可能先后经过敏感轴，因此，产生的感应曲线就需针应对永磁铁的不同充磁方向进行仿真分析，进一步分析感应信对检测采集子板设计做进一步分析。0 BV SEN B V0 ——输出电压；EN ——TMR 磁传感器灵敏度； ——外界磁场强度大小；B ——传感器电桥供电电压。
【参考文献】

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本文编号：2850726