專利名稱:一種動基座校零微機械陀螺的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種振動陀螺,特別涉及一種動基座校零微機械陀螺,屬于微機 械系統(tǒng)中慣性傳感器技術領域。
背景技術:
振動陀螺的研究從最早見到的報道至今已有40多年的歷史,自此以后國內(nèi)外進 行了廣泛的深入研究開發(fā),先后研究開發(fā)的振動陀螺產(chǎn)品有音叉型、振梁型、圓筒型、半球 諧振陀螺、微機械陀螺等等。目前各類振動陀螺已成功地應用在各個領域的測量和控制系 統(tǒng)中。振動陀螺已成為慣性器件的一支新秀。目前研制的微機械陀螺雖然其精度和靈敏度 不及半球諧振陀螺。但由于它獨具有的低成本,適合大規(guī)模生產(chǎn)、抗沖擊、結構簡單、體積 小、使用壽命長等特點。為此研究人員一直在積極尋求克服微機械陀螺零位穩(wěn)定性差的弱 點,充分發(fā)揮它的長處,擴大微機械陀螺的應用領域。為了提高微機械陀螺輸出零位的穩(wěn)定,改善微機械陀螺零位隨溫度的變化,研究 開發(fā)者對微機械陀螺采用加熱恒溫的技術。但由于加熱恒溫功耗大、恒溫穩(wěn)定時間長,使該 類產(chǎn)品應用受到很大的局限。隨后在提高敏感器制造技術的同時,研制了一種靜基座校零 的產(chǎn)品。即是在靜基座條件下,用數(shù)字模擬混合電路取出微機械陀螺的零位誤差信號,并儲 存這個誤差信號,在微機械陀螺工作時,即用這個誤差信號去抵消陀螺輸出中所含的零位 誤差成分。利用這個技術在一些有靜基座零位條件的系統(tǒng)中擴大了產(chǎn)品的應用范圍。但此 方法仍有較大的局限,因為許多場合是沒有靜基座條件的。隨后又開發(fā)研究開發(fā)了一種在動態(tài)條件下可以自動補償零位變化的產(chǎn)品。即將陀 螺未補償前的零位隨溫度和時間的變化,根據(jù)對產(chǎn)品零位誤差的要求,劃分為若干補償區(qū) 域,各區(qū)域用統(tǒng)計的方法做出一條條零位補償誤差曲線,將這些信息儲存在RAM中,工作時 按照溫度和時間的變化從RAM中取出相關信號補償陀螺輸出零位的變化。將陀螺輸出零 位電壓控制在一定的范圍內(nèi)。由于這種補償是固定的。因此要求陀螺性能一致性好。實 際上,微機械陀螺性能分散性大、一致性差。從而影響了補償精度,其補償精度只能達到 士0.5° /s的范圍內(nèi)。
實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術的不足之處,本實用新型提供一種動基座校零微機械陀螺,能 克服微機械陀螺零位穩(wěn)定性差的弱點,充分發(fā)揮它的長處,擴大微機械陀螺的應用領域。為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術方案是一種動基座校零微機械陀螺, 包括固定陀螺、轉動陀螺、敏感轉動裝置和動基座校零電路,所述動基座校零電路由濾波電 路A、濾波電路B、A/D計算機和對信號進行處理的電路A、電路B及電路C組成,轉動陀螺輸 出電壓Vm輸入A/D計算機電路,同時敏感轉動裝置輸出的位置電壓信號\、\、Vc, Vd輸入 計算機電路,然后計算機電路輸出電壓信號Vm、VM到電路A,經(jīng)電路A進行計算后輸出電壓 Vmab到濾波電路A,電壓信號Vmab經(jīng)濾波電路處理后輸入電路B,此時固定陀螺輸出電壓信號Vco。經(jīng)濾波電路B處理后輸入電路B,在電路B中該信號Vco。與濾波電路B輸入的電壓信 號進行運算處理后,輸入電路C,最后由電路C輸出一個經(jīng)過動基座校零后的陀螺零位信號
Vout0作為優(yōu)選,所述敏感轉動裝置為霍爾磁傳感電路以及霍爾定位器件。與現(xiàn)有技術相比,該實用新型帶來的有益效果為該實用新型采用在一個轉動裝 置上安裝一個微機械陀螺,利用轉動陀螺所獲得的角速率凈輸出,在動態(tài)和靜態(tài)條件下,求 出固定陀螺的零位,清除固定陀螺輸出的零位誤差,從而提高微機械陀螺的零位穩(wěn)定性,使 陀螺產(chǎn)品零位電壓變化小于0.05° /s,零位的溫度變化小于0.0005° /s/°C,提高了產(chǎn)品 性能,擴大了產(chǎn)品的應用范圍。
圖1為動基座校零微機械陀螺工作原理框圖;圖2為動基座校零微機械陀螺電路連線圖。附圖中1-固定陀螺,2-轉動陀螺,3-敏感轉動裝置,4-動基座校零電路,411-電 路A,412-電路B,413-電路C,421-濾波電路A,422-濾波電路B,43-A/D計算機電路。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1和圖2所示,作為本實用新型的一種實施例,該動基座校零微機械陀螺包括 固定陀螺1、轉動陀螺2、敏感轉動裝置3和動基座校零電路4,所述動基座校零電路4由濾 波電路A421、濾波電路B422、A/D計算機和對信號進行處理的電路A411、電路B412及電路 C412組成,轉動陀螺2輸出電壓Vm輸入A/D計算機電路43,同時敏感轉動裝置3輸出的位 置電壓信號\、\、\、\輸入A/D計算機電路43,然后A/D計算機電路43輸出電壓信號VM、 Vmb到電路A411,經(jīng)電路A411進行計算后輸出電壓Vmab到濾波電路A421,電壓信號Vmab經(jīng)濾 波電路處理后輸入電路B412,此時固定陀螺輸出電壓信號。經(jīng)濾波電路B422處理后輸 入電路Β412,在電路Β412中該信號Υω。與濾波電路Β422輸入的電壓信號進行運算處理后, 輸入電路C413,最后由電路C413輸出一個經(jīng)過動基座校零后的陀螺零位信號V。ut。所述敏 感轉動裝置3為霍爾磁傳感電路以及霍爾定位器件。具體計算如下設旋轉陀螺的輸出為Vt = VtM+Vt0固定陀螺的輸出為VT = ντω+ντο其中,Vtu、VTu為角速率信號Vt。、Vto為零位信號。又設VtA、Vt。、VTA、Vto分別為轉動陀螺和固定陀螺在轉動時,在圓周上,同一敏感軸 向上兩個點上的采樣信號。Vt-轉動陀螺的輸出;VT-固定陀螺的輸出Jabqi霍爾定位器件輸出的位置信號; Vlout陀螺的最后輸出按下列數(shù)學模式,即可在動態(tài)下求出固定陀螺的零位電壓Vto Vto = VTA+VT0-(Vu-Vto)= VTA+VT0-VtA+Vto)[0023]= VTMA+VT0A+VTM0+VT0C-VtMA-VtoA+VtMC+Vtoc因為VtMC = VtMAVtoA = Vtoc所以Vto = VTMA+VT0A+VTMC+VT0C-2VtMA又因為Vtma = Vtmc Vtoa = Vtoc故Vto = 2ντωΑ+2ντοΑ-2ν ωΑ設固定和轉動陀螺的比例系數(shù)大小一樣。則Vto = 2Vtoa所求的結果即為固定陀螺零位的兩倍。利用這個信號,可以把固定陀螺的零位處 理掉。從而提高微機械陀螺的零位穩(wěn)定性,使陀螺產(chǎn)品零位電壓變化小于0.05° /s,零位 的溫度變化小于0.0005° /s/°C,提高了產(chǎn)品性能,擴大了產(chǎn)品的應用范圍。以上提供的一個實施例只是對本實用新型的舉例說明,并非對本實用新型的構思 和范圍進行限定,在不脫離本實用新型構思的前提下,本工作領域中的普通技術人員對本 實用新型進行的各種變換和改進,均落入本實用新型的保護范圍。
權利要求一種動基座校零微機械陀螺,其特征在于包括固定陀螺、轉動陀螺、敏感轉動裝置和動基座校零電路,所述動基座校零電路由濾波電路A、濾波電路B、A/D計算機和對信號進行處理的電路A、電路B及電路C組成,轉動陀螺輸出電壓VM輸入A/D計算機電路,同時敏感轉動裝置旋轉位置的磁敏感器件輸出位置電壓信號VA、VB、VC、VD輸入計算機電路,然后計算機電路輸出電壓信號VMA、VMB到電路A,經(jīng)電路A進行計算后輸出電壓VMAB到濾波電路A,電壓信號VMAB經(jīng)濾波電路處理后輸入電路B,此時固定陀螺輸出電壓信號Vωo經(jīng)濾波電路B處理后輸入電路B,在電路B中該信號Vωo與濾波電路B輸入的電壓信號進行運算處理后,輸入電路C,最后由電路C輸出一個經(jīng)過動基座校零后的陀螺零位信號Vout。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種動基座校零微機械陀螺,其特征在于所述敏感轉動裝 置為霍爾磁傳感電路及霍爾定位器件。
專利摘要本實用新型公開了一種動基座校零微機械陀螺,轉動陀螺輸出電壓信號,同時敏感轉動裝置旋轉位置的磁敏感器件輸出位置信號,固定陀螺的輸出信號與前者兩路信號一同輸入D/A轉換的計算機內(nèi),通過計算機的運算,最后輸出一個經(jīng)過動基座校零后的陀螺零位信號Vout。本實用新型利用轉動陀螺的輸出與固定陀螺的輸出通過計算機和電路進行運算處理,消除陀螺的零位誤差,從而提高微機械陀螺的零位穩(wěn)定性。
文檔編號B81B7/02GK201688847SQ20102019328
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者卿榮康, 呂良 申請人:重慶仙通智能儀表有限公司