隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)對(duì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度的精準(zhǔn)測(cè)量在機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的研制中起著越來越重要的作用。由于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過程是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的過程,如何對(duì)轉(zhuǎn)軸的角加速度實(shí)現(xiàn)非接觸式的高精度測(cè)量,是角加速度測(cè)量過程中要解決的重要問題。根據(jù)動(dòng)態(tài)扭矩校準(zhǔn)的要求,本文對(duì)頻率為10Hz的正弦變化的角加速度進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量不確定度要求達(dá)到0.5rad/s~2。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸角加速度的高精度測(cè)量,本文從角加速度的定義出發(fā),提出了軸系雙光柵和多路傳感器的角度測(cè)量和補(bǔ)償方案,通過測(cè)量角位移來求解角加速度,并對(duì)測(cè)量的角加速度進(jìn)行不確定度分析。在測(cè)角環(huán)節(jié),本文從測(cè)角誤差產(chǎn)生原理入手,分析了因軸徑向晃動(dòng)和軸傾斜對(duì)測(cè)角造成誤差的原理,提出了基于雙讀數(shù)頭和多路傳感器的測(cè)量方案。根據(jù)提出的測(cè)量方案,設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)光柵測(cè)得角位移和多路傳感器測(cè)得的軸偏補(bǔ)償量的同步采集,基于設(shè)計(jì)的STM32+FPGA雙核處理器板卡和CPLD光柵數(shù)據(jù)采集卡,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的下位機(jī)采集過程。在上位機(jī),使用Visual Studio 2015軟件,用C#語言進(jìn)行控制界面設(shè)計(jì)。獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,對(duì)測(cè)角數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉頻譜分析并建立數(shù)學(xué)模型。采用非線性最小... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 角加速度測(cè)量研究現(xiàn)狀
        1.2.2 角度測(cè)量研究現(xiàn)狀
        1.2.3 動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)量研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 角加速度測(cè)量原理
    2.1 引言
    2.2 角加速度測(cè)量方案設(shè)計(jì)
    2.3 雙讀數(shù)頭測(cè)角誤差補(bǔ)償原理
        2.3.1 圓光柵測(cè)角原理
        2.3.2 雙讀數(shù)頭補(bǔ)償光柵偏心誤差原理
    2.4 多路激光傳感器測(cè)角誤差補(bǔ)償原理
        2.4.1 軸傾斜產(chǎn)生測(cè)角誤差原理
        2.4.2 激光位移傳感器補(bǔ)償測(cè)角誤差原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    3.3 傳感器的選擇
        3.3.1 光柵傳感器的選擇
        3.3.2 激光位移傳感器的選擇
    3.4 動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)
        3.4.1 控制器電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 CPLD光柵數(shù)據(jù)采集卡電路設(shè)計(jì)
        3.4.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換卡電路設(shè)計(jì)
    3.5 動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng)硬件平臺(tái)搭建
    3.6 本章小結(jié)
第4章 動(dòng)態(tài)角度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 軟件設(shè)計(jì)需求分析
    4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案
    4.4 光柵數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 CPLD采集光柵數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)
        4.4.2 FPGA讀取CPLD軟件設(shè)計(jì)
        4.4.3 STM32 讀取FPGA軟件設(shè)計(jì)
    4.5 激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.5.1 FPGA采集AD軟件設(shè)計(jì)
        4.5.2 STM32 讀取FPGA軟件設(shè)計(jì)
    4.6 同步信號(hào)發(fā)生模塊軟件設(shè)計(jì)
    4.7 上位機(jī)的界面顯示
        4.7.1 與數(shù)據(jù)采集模塊的通信
        4.7.2 與同步信號(hào)發(fā)生模塊的通信
        4.7.3 數(shù)據(jù)波形的實(shí)時(shí)顯示
        4.7.4 數(shù)據(jù)的保存與圖表繪制
    4.8 本章小結(jié)
第5章 角加速度的測(cè)量不確定度分析
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
    5.3 角加速度函數(shù)表達(dá)式的求解
        5.3.1 角位移的傅立葉頻譜分析
        5.3.2 基于非線性最小二乘的曲線擬合
    5.4 角加速度的誤差不確定度分析
        5.4.1 基波的不確定度分析
        5.4.2 三次諧波的不確定度分析
        5.4.3 時(shí)間的不確定度分析
        5.4.4 角加速度不確定度計(jì)算
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]高精度伺服轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬國(guó)慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
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本文編號(hào)：3654850