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加速度传感器的标定系统与实验研究

作　者: 李宵宵
导　师: 康敬欣；张连凯
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 加速度传感器单片机标定系统数字化
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 372次
引　用: 3次
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内容摘要

加速度传感器大量应用于军事、航天、大地测量和工业控制等领域,其中压电式加速度传感器具有结构简单、体积小、重量轻、耐高温、测量的频率范围宽、动态范围大、性能稳定、输出线性好等优点而得到十分广泛的应用。加速度传感器的频率响应特性直接影响到其使用性能,在振动分析和测试中需要进行标定,根据频响曲线来确定传感器的动态性能。目前国内外普遍采用机械式标定,人工手动调整正弦激励,由机械式记录仪逐点记录响应特性。由于机械系统阻尼大、响应慢,直接影响到测试精度,而且工作量大、人为干扰因素多,标定难免出现误差。而如果采用计算机程序控制标定过程,自动调整测试激励,即时数字化数据采集,利用数据库存贮和处理功能,就可以提供更丰富的测试信息和分析手段,提高标定精度和效率。本文从加速度传感器的物理学原理出发,研究其动态性能指标的评价方法,明确实验目标,结合传统的机械式标定方法,设计出一套基于计算机和单片机控制单元的加速度传感器数字化标定系统,并搭建试验平台,在实际测试中分析系统的可行性和可靠性,改善系统不足,构建出一套满足设计目标和功能要求的加速度传感器数字化标定系统。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-20
  1.1 论文背景  13-14
  1.2 加速度传感器的发展概况  14-15
  1.3 加速度传感器简介  15-17
  1.4 国内外现有加速度传感器标定系统的现状  17-18
  1.5 论文研究的工作内容及章节安排  18-20
    1.5.1 论文研究的内容  18
    1.5.2 论文结构安排  18-20
第二章加速度传感器性能指标评价方法的研究  20-26
  2.1 压电元件特性研究  20-21
  2.2 压电加速度传感器工作原理  21-22
  2.3 压电加速度传感器频率响应特性的研究  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章加速度传感器标定系统实现方案分析及研究  26-35
  3.1 控制系统组成及原理  26-27
  3.2 系统相关实验装置简介  27-32
    3.2.1 标准振动台  27-28
    3.2.2 信号发生器  28-29
    3.2.3 功率放大器  29-30
    3.2.4 电荷放大器  30-31
    3.2.5 控制箱  31-32
  3.3 加速度传感器标定系统硬件部分研究与构建  32-33
  3.4 加速度传感器标定系统软件部分研究与构建  33-34
  3.5 本章小结  34-35
第四章加速度传感器标定系统底层硬件设计与研究  35-43
  4.1 底层控制系统硬件电路设计总体规划  35-36
  4.2 系统底层控制箱核心控制芯片的选型  36-38
  4.3 系统控制电路板供电电路设计  38-40
  4.4 两路串行通讯接口电路设计  40-41
  4.5 两路数据采集ADC接口电路设计  41-42
  4.6 本章小结  42-43
第五章加速度传感器标定系统底层驱动软件研究  43-53
  5.1 系统底层驱动软件总体设计  43
  5.2 主程序设计  43-45
  5.3 单片机端口初始化子程序  45-50
    5.3.1 I/O口初始化子程序设计  45-46
    5.3.2 UART0、UART1串行通讯端口初始化子程序设计  46-48
    5.3.3 ADC0、ADC1数据采集端口初始化子程序设计  48-50
    5.3.4 定时器2初始化子程序设计  50
  5.4 信号发生器控制程序设计  50-51
  5.5 定时器中断服务程序设计  51-52
  5.6 本章小结  52-53
第六章加速度传感器标定系统上位机控制软件研究  53-62
  6.1 上位机控制软件整体设计思想  53-54
  6.2 控制软件开发工具选择和重要控件的设置  54-56
    6.2.1 串口通信控件MSComm  54-55
    6.2.2 列表控件MSFlexGrid  55-56
    6.2.3 PictureBox控件  56
  6.3 加速度传感器标定系统控制软件的实现  56-61
    6.3.1 系统主控界面  56-57
    6.3.2 系统实测界面  57-59
    6.3.3 历史数据显示界面  59-60
    6.3.4 数据报表设计  60-61
  6.4 本章小结  61-62
第七章加速度传感器标定系统测试实验及性能分析  62-67
  7.1 概述  62-65
    7.1.1 试验平台构建  62
    7.1.2 实验目的  62-63
    7.1.3 测试方法  63-65
  7.2 实验结论  65-66
  7.3 本章小结  66-67
第八章论文总结与展望  67-69
  8.1 论文总结  67-68
  8.2 研究展望  68-69
参考文献  69-71
附录  71-80
致谢  80-81
研究成果及发表的学术论文  81-82
作者和导师简介  82-84
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  84-85

加速度传感器的标定系统与实验研究

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