轉(zhuǎn)動慣量是導彈、衛(wèi)星等飛行器的關(guān)鍵物理參數(shù)之一,是系統(tǒng)建模和速度、加速度等特性分析的重要依據(jù),因此轉(zhuǎn)動慣量的精確測量具有重要意義。在扭擺法測量轉(zhuǎn)動慣量的系統(tǒng)中,為了提高擺動周期的測量精度,可以通過引入光柵尺位移傳感器對被測物體進行動態(tài)測量來提高系統(tǒng)的測量精度。本文從光柵位移傳感器在轉(zhuǎn)動慣量測量中的應(yīng)用出發(fā),針對某種光柵位移傳感器讀數(shù)頭,基于FPGA芯片,利用Verilog HDL語言,設(shè)計并實現(xiàn)了一種具有等時等距測量功能的數(shù)據(jù)采集卡。該數(shù)據(jù)采集卡配備了標準的PCI總線接口,能夠?qū)崿F(xiàn)對位移傳感器精確和實時的數(shù)據(jù)采集、并具有等時等距等多種靈活的數(shù)據(jù)采集模式,可以更好地解決轉(zhuǎn)動慣量測量問題。本文主要完成了以下工作:1.首先分析了轉(zhuǎn)動慣量的基本原理,根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量測量應(yīng)用需求確定了光柵數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)指標,給出了光柵采集卡總體設(shè)計方案;2.完成了元器件的選型和硬件電路的原理圖設(shè)計,包括FPGA芯片和PCI總線芯片等,以及接口電路、FPGA外圍電路和PCI總線電路等;3.分析了各功能模塊基本原理和實現(xiàn)方法,基于Quartus開發(fā)環(huán)境并利用Verilog HDL語言,在FPGA中實現(xiàn)的各個功能模塊的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)動慣量測量設(shè)備示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-能很好滿足轉(zhuǎn)動慣量測量的需求，因此有必要研制一套適用于轉(zhuǎn)動慣量測量的計數(shù)控制采集卡，這對實現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量的精確測量具有重要意義，此外可以廣泛地應(yīng)用于其他場合的位移測量、速度測量等中，因此具有重要的工程價值。1.2國內(nèi)外研究情況1.2.1轉(zhuǎn)動慣量測量系統(tǒng)基本原理在對轉(zhuǎn)動慣性進行測量的時候，共有四種常用方方法，第一種是扭擺法，第二種是復擺法，第三種是線擺法，最后一種是落體法。后三種測量方法原理示意圖見圖1-2、圖1-3和圖1-4。前三種方法都是通過對被測物體施加外力，使其偏離平衡位置后撤掉外力，通過測量自動擺動的周期來計算被測物體對于回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。將幾種轉(zhuǎn)動慣量測量方法進行對比，見表1-1所示。通過對比可以看出精度最高是扭擺法，也是目前最常用的方法。圖1-2落體法測量示意圖1-吊繩；2-被測物體；3-托盤；4-中心軸線圖1-3三線擺測量示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-能很好滿足轉(zhuǎn)動慣量測量的需求，因此有必要研制一套適用于轉(zhuǎn)動慣量測量的計數(shù)控制采集卡，這對實現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量的精確測量具有重要意義，此外可以廣泛地應(yīng)用于其他場合的位移測量、速度測量等中，因此具有重要的工程價值。1.2國內(nèi)外研究情況1.2.1轉(zhuǎn)動慣量測量系統(tǒng)基本原理在對轉(zhuǎn)動慣性進行測量的時候，共有四種常用方方法，第一種是扭擺法，第二種是復擺法，第三種是線擺法，最后一種是落體法。后三種測量方法原理示意圖見圖1-2、圖1-3和圖1-4。前三種方法都是通過對被測物體施加外力，使其偏離平衡位置后撤掉外力，通過測量自動擺動的周期來計算被測物體對于回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。將幾種轉(zhuǎn)動慣量測量方法進行對比，見表1-1所示。通過對比可以看出精度最高是扭擺法，也是目前最常用的方法。圖1-2落體法測量示意圖1-吊繩；2-被測物體；3-托盤；4-中心軸線圖1-3三線擺測量示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[4]大中型航行器轉(zhuǎn)動慣量測量系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 楊云鵬,羅凱,湯浩,李代金.  機械與電子. 2011(06)
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碩士論文
[1]基于FPGA的相位光柵干涉位移傳感器信號處理系統(tǒng)研究[D]. 鐘文斌.華中科技大學 2014
[2]脈沖發(fā)生器波形產(chǎn)生模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張孝飛.長春工業(yè)大學 2012
[3]基于可編程邏輯器件光柵信號采集處理卡的設(shè)計[D]. 李建蘋.天津大學 2007



本文編號：3403077