北华航天工业学院硕士学位论文
摘要
陀螺马达作为惯性导航系统中陀螺仪的核心器件，直接用于驱动陀螺仪，对惯导产
品的精度具有决定性影响，其在启动到停止过程中会产生反电动势，且其动态范围高达
上百伏，对陀螺马达及周边电路产生较大危害，影响马达的性能及使用寿命，最终影响
惯导产品的正常工作。本课题依托航天某所动压马达寿命评估系统，针对气浮陀螺马达
反电动势的监测设计了多通道隔离数据采集卡。
本文根据反电动势的特点和现场测试环境条件，设计并研制了具有低噪声性能、高
动态输入范围、优异隔离性能的两通道数据采集卡。论文首先对采集系统总体方案进行
介绍，然后就各个模块的详细设计方案进行介绍，同时对设计过程中涉及的相关理论知
识进行介绍，主要包括低噪声电路设计的相关知识及方案、系统隔离方案、以及系统电
源设计。系统采用具有便携特点的USB3.0高速接口，FPGA为系统硬件控制器实现各
硬件电路的控制及采集卡功能实现，最后采用Labview设计了上位机软件，完成了采集
系统的整体功能实现。
通过对各电路模块及采集系统整体性能测试和分析，各指标均满足设计需求，系统
40μV200V133dB
可实现～pp范围内信号的测试，动态范围高达，两通道间的隔离度均
达到100dB以上，同时采集卡本地噪声最低至10μV，解决了陀螺马达反电动势测试时
动态范围大和测试现场具有较强电磁干扰的复杂难题。
关键词：多通道隔离数据采集USB3.0低噪声
I
气浮陀螺马达多通道隔离数据采集卡设计与研制
Abstract
Asthecoredeviceofthegyroscopeintheinertialnavigationsystem,thegyroscope
motorisdirectlyusedtodrivethegyroscope,whichhasadecisiveinfluenceontheaccuracy
oftheinertialnavigationproduct.ItgeneratesbackEMFduringstarttostop,whichwillcause
greaterharmtothegyroscopemotorandperipheralcircuits.,Affecttheservicelifeofthe
motor,andultimatelyaffecttheservicelifeoftheinertialnavigationproducts.Relyingonthe
dynamicpressuremotorlifeevaluationsystemofacertainaerospaceinstitute,thistopic
designsamulti-channelisolateddataacquisitioncardfortheback-EMFmonitoringofthe
air-floatinggyromotor.
Accordingtothecharacteristicsofback-EMFandtheenvironmentalconditionsofthe
fieldtest,thispaperdesignsanddevelopsatwo-channeldataacquisitioncardwithlownoise
performance,highdynamicinputrange,andexcellentisolationperformance.Thepaperfirst
introducestheoverallschemeoftheacquisitionsystem,andthe