0 引 言
陀螺儀是平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的敏感測量元件,，它敏感臺體的角運動信號,，通過平臺伺服回路，建立平臺的穩(wěn)定基準。因此陀螺儀的性能直接影響到平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的性能,，對嚴格測試其動態(tài)性能指標具有重要的意義,。
傳統(tǒng)的測試設備和手段復雜且效率低，為了便于對陀螺儀進行機內測試,，改善測量效果,，運用當今主要工業(yè)控制計算機技術——嵌入式PC／104總線結構來搭建測試系統(tǒng)，其獨特的堆?？偩€擴展方式,，可使其具有體積小、功耗低,、可靠性高等特點,；其次，利用美國NI公司開發(fā)的虛擬儀器LabVIEW,，為開發(fā)平臺設計軟件,，使其人機界面友好、功能強大,、開發(fā)效率高,、可維護性強,，且測試精度和可靠性能得到充分保證,。
1 測試系統(tǒng)硬件組成
該測試系統(tǒng)由PC/104工控計算機、DMM-32-AT多功能數據采集卡,、信號調理模塊組成,。其測試系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
(1)PC／104工控計算機,。采用DIGITAL-LOG-IC AG公司的MSMP3SEV,，它是一個基于PC／104(ISA總線)和PC104／Plus(PCI總線)的高可靠ALL-IN-ONE CPU模塊，主板主要集成了最大256 MB內存,、256 KB二級高速緩存,、2個RS 232C 串口、1個LPT1并口,、EIED硬盤接口,、標準軟盤接口、CRT顯示器接口,、平板顯示器接口,、鼠標接口、1個USB接口,、看門狗計數／定時電路等,。
(2)DMM-32-AT多功能數據采集卡。4路12位D／A模擬輸出,，16位差分或32位單端16位模擬輸入,，24路數字I／O端口,，最高采樣速率為200 Mb／s。該多功能采集卡主要用于激勵信號的產生,，測試信號的采集以及控制信號的產生,。
(3)信號調理模塊。主要是將計算機給定的電壓控制信號變換為電壓或電流信號,，對動態(tài)測試的激勵信號進行整形,、放大、濾波,，以及對測試信號進行濾波,，再由數據采集卡進行采集和處理。
系統(tǒng)的工作原理為：由PC／104控制,，通過DMM-32-AT的D／A端口產生測試信號,，經過調理，對陀螺儀力矩器施加指令電流信號,，以模擬陀螺儀輸入軸的角運動,，使力矩器產生一個力矩，引起陀螺儀自轉軸發(fā)生偏轉,。這時信號器輸出一個電壓,，經放大器后轉換成一個電流輸入到力矩器，使力矩器內原來外加電流減小到零,，使轉子自轉軸處于平衡狀態(tài),。通過信號調理模塊對信號器上的電壓進行變換，由A／D采樣模塊進行采樣,，輸入到PC／104工控機,，系統(tǒng)再對采集數據進行處理、判斷和顯示,。這整個過程是由程序控制自動完成的,。
2 軟件設計
陀螺儀的動態(tài)測試軟件采用LabVIEW軟件進行設計，LabVIEW不僅是軟件開發(fā)環(huán)境,，而且是一個編程軟件,，它是一種適合應用于任何編程任務，具有擴展函數庫的通用編程語言,。它定義了數據模型,、結構類型和模塊調用語法規(guī)則等編程語言的基本要素，在功能完整性和應用靈活性上不亞于任何高級語言,。Lab- VIEW提供了豐富的數據采集,、分析和存儲庫函數以及包括DAQ，GPIB，PXI,，VXI,，RS 232在內的各種儀器通信總線標準的所有功能函數。但是LabVIEW所提供的功能僅能驅動NI公司支持的數據采集卡,，DMM-32-AT是第三方數據采集模塊,，它需要用戶自己設計開發(fā)驅動程序。
2．1 DMM-32-AT驅動程序的實現
LabVlEW提供了對外部代碼調用的接口庫函數,。其中,，調用庫函數(Call Library Function，CLF)節(jié)點使得用戶可以方便地調用標準共享庫和自定義庫函數,。在此,，設計的數據采集系統(tǒng)就是通過LabVIEW提供的。CLF實現對動態(tài)連接庫(Dynamic Link Library,，DLL)調用的方法．完成對第三方數據采集模塊的驅動,，實現LabVIEW與普通數據采集模塊的結合。
使用VC++生成一個dmm32driver．dll的動態(tài)鏈接庫,，通過CLF節(jié)點對其調用,，以實現該數據采集卡的驅動，該程序實現的主要源代碼為：
需要注意的是,，在頭文件中加入extcode．h,，以便在DLL程序中使用LabVIEW中的數據類型，避免在傳遞參數和返回值時沖突,。其次,，需要在導出的函數原型前添加_declspec(dllexport)關鍵字,，指出函數的出口,。由此，可從一個動態(tài)鏈接庫文件中輸出數據,、函數,、類以及類成員函數而不需要．def文件。
2．2 數據采集流程
該測試系統(tǒng)采用如圖2所示的單線程循環(huán)軟件架構,。采用單線程結構可以保證每個任務在一次數據采集循環(huán)中都能得到有效執(zhí)行,，既能滿足數據的實時采集，又能保證數據的完整存儲,，增強了測試的可靠性,。與此同時，采用單線程結構也簡化了流程控制,，避免了多線程結構中各個任務之間的調度與控制的復雜問題,。
2．3 系統(tǒng)程序設計
虛擬測試系統(tǒng)的主要功能是實時接收數據采集卡采集的數據，進行數據處理(如濾波，FFT變換等),、數據存儲和數據實時顯示,。操作者根據數據判斷測試指標是否合格。
程序設計的數據采集過程為：在開始數據采集后,，DAQ卡不斷地采集數據,，并將它們存貯在指定的緩沖區(qū)中；然后LabVIEW每隔一段時間,，將一批數據送入計算機進行處理,。如果緩沖區(qū)存放已滿，DAQ卡就會又重新從內存起始地址寫入新數據,，覆蓋原來的數據,。這個過程一直持續(xù)，直到采集到了指定數目的數據點,，或者中止采集過程,。程序方框圖如圖3所示。在對陀螺輸出信號進行測量時,，采用了多次采樣取平均值的方法,，以減小誤差。
3 結 語
在此,，提出一種基于PC／104的陀螺儀動態(tài)測試系統(tǒng),，并分析該測控系統(tǒng)的軟／硬件基本構成。在系統(tǒng)組建過程中,，由于利用了可靠的PC／104工控機和數據采集卡,，以及高性能的虛擬儀器編程軟件，使得系統(tǒng)組建效率高,，性能可靠,，而且可以方便地對測試結果進行判斷，簡單易用,。