專利名稱：一種速率陀螺阻尼比測試電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種慣性儀表阻尼比測試電路，尤其涉及一種速率陀螺阻 尼比測試電路。
背景技術(shù)：
速率陀螺的阻尼比參數(shù)是導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)重要參數(shù)之一，目前阻尼比的 測試方法主要采用階躍法，即用速率突停轉(zhuǎn)臺給速率陀螺一個階躍信號、筆錄 儀記錄動態(tài)過程、人工讀數(shù)計算的方法完成阻尼比的測試。
階躍法的原理是將陀螺儀安裝在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺以一定的角速度轉(zhuǎn)動，給 陀螺儀輸入角速度，則浮子轉(zhuǎn)動，陀螺力矩與扭桿力矩平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到某--位置時，突然停止，這時陀螺力矩消失，陀螺傳感器的輸出電壓開始動態(tài)變化 過程直至穩(wěn)態(tài)，陀螺傳感器的輸出電壓為按指數(shù)規(guī)律衰減的振蕩曲線，筆錄儀
記錄這一過程，見圖2。從圖2曲線可以讀取輸出電壓的穩(wěn)態(tài)值A(chǔ)o及第一個振 蕩波的峰值A(chǔ)i，則可計算出振蕩曲線的衰減率D， D定義為每相鄰兩半波振幅衰 減的算術(shù)平均值<formula>formula see original document page 3</formula>由于A3/A2相比Ai/Ao來說，數(shù)值很小， 一般選用D(n以降低測試誤差，即
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由此解得陀螺阻尼比《
用突停轉(zhuǎn)臺和筆錄儀有一定的局限性。首先，為了安裝陀螺儀并提供轉(zhuǎn)速， 速率轉(zhuǎn)臺需要一個大功率電機(jī)、大的轉(zhuǎn)盤以及用于安裝速率陀螺儀的工裝，這 給速率轉(zhuǎn)臺自身帶來很大的轉(zhuǎn)動慣量，但是完成突停功能的檔塊的剛度無法達(dá) 到理想狀態(tài)，而且隨著使用次數(shù)的增加、時間的延長、環(huán)境條件的變化，檔塊 剛度參數(shù)也會發(fā)生變化。所以多次測試阻尼比時，突停轉(zhuǎn)臺給陀螺儀的階躍輸 入信號可能不完全一致。其次，筆錄儀自身具有很大的時間常數(shù)，甚至比陀螺 儀的時間常數(shù)大，加上其自身還有非線性和小信號誤差，使得記錄的測量結(jié)果 精度不易保證，甚至出現(xiàn)很大的測量誤差。另外階躍法測試阻尼比還具有效率 低、操作復(fù)雜的缺點。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種給力矩器加電階躍信號來模擬轉(zhuǎn)臺突停來進(jìn)行 阻尼比測試的陀螺阻尼比測試電路，其解決了背景技術(shù)階躍法測試阻尼比一致 性差、測量誤差大、效率低、操作復(fù)雜的技術(shù)問題。
本實用新型的技術(shù)解決方案是
一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特殊之處是，所述測試電路包括恒流源
Ul、電子開關(guān)U2、延時放大電路U3、數(shù)據(jù)采集卡U4、相敏解調(diào)器U5和計算控 制單元U6，其中數(shù)據(jù)采集卡U4包括方波信號發(fā)生電路U41和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42; 所述恒流源Ul的輸出端通過電子開關(guān)U2后與陀螺力矩器1的輸入端相連，所 述電子開關(guān)U2可控制恒流源Ul和陀螺力矩器1之間的通斷；所述方波信號發(fā) 生電路U41可生成一個方波信號，其輸出端與延時放大電路U3的輸入端相連， 所述延時放大電路U3可對方波信號發(fā)生電路U41的方波信號進(jìn)行時序延遲和功 率放大，其輸出端與電子開關(guān)U2的控制端相連，所述陀螺傳感器3的輸出端與 相敏解調(diào)器U5的輸入端相連，所述相敏解調(diào)器U5可對陀螺傳感器3的輸出電 壓進(jìn)行放大、濾波和解調(diào)并輸出相應(yīng)的直流電壓，其輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42 的輸入端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42的輸出端與計算控制單元U6的輸入端相
連，所述計算控制單元U6的輸出端與方波信號發(fā)生電路U41的輸入端相連。 上述階躍信號發(fā)生電路U41可連續(xù)產(chǎn)生多個方波信號。
本實用新型具有如下優(yōu)點
1、 測試效率高。由于本實用新型電路釆用給陀螺力矩器輸入階躍信號、釆 集陀螺傳感器輸出過渡過程波形、處理相應(yīng)數(shù)據(jù)得到陀螺阻尼比參數(shù)的方法，
測試的效率提高了很多。整個測試過程需要2分鐘左右，而突停轉(zhuǎn)臺階躍測試 方法一般需要30分鐘左右。
2、 測試精度高。階躍法采用速率突停轉(zhuǎn)臺給陀螺一個階躍信號，筆錄儀記 錄動態(tài)過程，人工讀數(shù)計算的方法完成阻尼比的測試，測量結(jié)果的精度不易保 證，甚至出現(xiàn)很大的測量誤差。本實用新型采用給陀螺力矩器輸入階躍信號， 采集陀螺傳感器輸出過渡過程波形，處理誤差小，速度快，提高了阻尼比測試 精度。另外，通過連續(xù)給陀螺力矩器施加多個階躍信號，可以短時間內(nèi)重復(fù)測 量阻尼比，然后將多次測量結(jié)果計算平均值，測試結(jié)果更加可信。
3、 設(shè)備簡單、成本低。本實用新型相對于傳統(tǒng)階躍法省去了速率突停轉(zhuǎn)臺 和筆錄儀等設(shè)備，降低了成本。
4、 操作簡單、測試方便。本實用新型在實際測試中，將陀螺儀放置在平板 上，發(fā)出一定幅值和寬度的方波信號，控制電子開關(guān)的通斷給力矩器繞組加電 信號，陀螺輸出一衰減的振蕩曲線，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成這一過程曲線的記錄， 計算機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到阻尼比，操作和測試的過程簡單方便。


圖1為本實用新型阻尼比測試電路原理圖2為速率陀螺儀輸出電壓動態(tài)變化過程曲線其中ui一恒流源，U2—電子開關(guān)，U3—延時放大電路，U4—數(shù)據(jù)采集卡， U41—方波信號發(fā)生電路，U42—模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，U5—相敏解調(diào)器，U6—計算控 制單元，l一陀螺力矩器，2—陀螺浮子，3—陀螺傳感器。
具體實施方式

本實用新型阻尼比測試電路原理框圖見圖1。
將陀螺儀放置在平板上，測試開始后，計算控制單元U6控制方波信號發(fā)生 電路U41發(fā)出一定幅值和寬度的方波信號，方波信號通過控制電子開關(guān)U2的通
斷來控制恒流源Ul給陀螺力矩器1繞組輸入一個階躍信號，陀螺浮子2產(chǎn)生偏
轉(zhuǎn)，經(jīng)陀螺傳感器3轉(zhuǎn)換并輸出一衰減的振蕩曲線即過渡過程波形，該波形經(jīng) 相敏解調(diào)器的放大、濾波和解調(diào)后輸出脈沖信號，數(shù)據(jù)采集卡U4的模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路U42將這一脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并經(jīng)過計算控制單元U6進(jìn)行處理、計 算并輸出阻尼比測試結(jié)果。
本實用新型工作過程是
將恒流源通過電子開關(guān)與陀螺力矩器相連，電子開關(guān)控制恒流源和陀螺力
矩器之間電流的通斷；恒流源產(chǎn)生恒定的電流信號；方波信號發(fā)生電路產(chǎn)生一 個方波信號，該方波信號可以是一個階躍信號，也可以只取其上升沿或下降沿; 方波信號經(jīng)延遲和放大后送入電子開關(guān)；電子開關(guān)瞬間導(dǎo)通，則恒流源向陀螺 力矩器輸入一個階躍信號，使陀螺浮子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)并通過陀螺傳感器輸出一個交 流電壓，該交流電壓通過相敏解調(diào)器進(jìn)行放大、濾波和解調(diào)輸出相應(yīng)的直流電 壓；根據(jù)輸出直流電壓的穩(wěn)態(tài)值A(chǔ)o和第一個振蕩波的峰值A(chǔ)！計算出振蕩曲線的 衰減率D=A0/A1;由此計算陀螺阻尼比f :
為了求取平均值，階躍信號發(fā)生電路可連續(xù)產(chǎn)生多個方波信號進(jìn)行多次阻 尼比測試。
本實用新型原理
恒流源的作用是產(chǎn)生恒定的電流信號，其大小控制陀螺輸出信號的大小， 恒流源產(chǎn)生恒定的電流信號的大小可以根據(jù)陀螺的輸出調(diào)整；方波信號發(fā)生電 路的功能是發(fā)出一個或多個方波信號，主要用來控制電子開關(guān)的通斷；延時放 大電路用來控制調(diào)整過渡過程產(chǎn)生的時序，并對方波信號進(jìn)行放大，使之準(zhǔn)確 控制電子開關(guān)的通斷，延時也可以直接采用軟件延時；相敏解調(diào)器是將陀螺輸 出的交流信號進(jìn)行交流放大、濾波、解調(diào)輸出直流信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路完成過 渡過程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；計算控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計算處理并提供人機(jī)交換平
權(quán)利要求1、一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特征在于所述測試電路包括恒流源U1、電子開關(guān)U2、延時放大電路U3、數(shù)據(jù)采集卡U4、相敏解調(diào)器U5和計算控制單元U6，其中數(shù)據(jù)采集卡U4包括方波信號發(fā)生電路U41和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42；所述恒流源U1的輸出端通過電子開關(guān)U2后與陀螺力矩器1的輸入端相連，所述電子開關(guān)U2可控制恒流源U1和陀螺力矩器(1)之間的通斷；所述方波信號發(fā)生電路U41可生成一個方波信號，其輸出端與延時放大電路U3的輸入端相連，所述延時放大電路U3可對方波信號發(fā)生電路U41的方波信號進(jìn)行時序延遲和功率放大，其輸出端與電子開關(guān)U2的控制端相連，所述陀螺傳感器(3)的輸出端與相敏解調(diào)器U5的輸入端相連，所述相敏解調(diào)器U5可對陀螺傳感器(3)的輸出電壓進(jìn)行放大、濾波和解調(diào)并輸出相應(yīng)的直流電壓，其輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42的輸入端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U42的輸出端與計算控制單元U6的輸入端相連，所述計算控制單元U6的輸出端與方波信號發(fā)生電路U41的輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特征在于所 述階躍信號發(fā)生電路U41為方波信號發(fā)生電路。
專利摘要本實用新型涉及一種速率陀螺阻尼比測試電路，包括恒流源、電子開關(guān)、延時放大電路、數(shù)據(jù)采集卡、相敏解調(diào)器和計算控制單元，其中數(shù)據(jù)采集卡包括方波信號發(fā)生電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；計算控制單元通過方波信號發(fā)生電路發(fā)出一定幅值和寬度的方波信號，控制電子開關(guān)的通斷來給力矩器繞組加一個階躍信號，陀螺相應(yīng)輸出一衰減的振蕩曲線，數(shù)據(jù)采集卡和計算控制單元完成這一過程曲線的記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到阻尼比參數(shù)，本實用新型測試電路具有測試效率高、測試精度高、設(shè)備簡單、成本低、操作簡單、測試方便的優(yōu)點。
文檔編號G01C19/00GK201053873SQ200620164868
公開日2008年4月30日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者琪 張, 濤 楊, 田雪棉 申請人:中國航天時代電子公司第十六研究所