[发明专利]一种钟形振子式角速率陀螺信号提取方法

说明书

技术领域

本发明属于角速率陀螺技术领域，具体涉及一种钟形振子式角速率陀螺的信号提取方法。

背景技术

陀螺作为敏感载体角运动的惯性器件，是惯性导航、制导的核心部件。基于哥氏力原理的振动陀螺具有所有的惯性品质，其在惯性技术领域的地位越来越重要，已被人们当作新一代的惯性仪表受到广泛的关注。在科学技术发展和市场需求的推动下，各种振动陀螺相继出现。

专利号为：ZL201010215745.1，发明名称为：钟形振子式角速率陀螺的专利申请提供了一种钟形振子式角速率陀螺，该钟形振子式角速率陀螺是一种基于哥氏力原理的振动陀螺，其敏感器件采用熔融石英材料的钟形谐振子。目前，基于该钟形振子式角速率陀螺的信号提取方法设计，是采用单一传感器进行测量，而且没有具体给出陀螺信号提取方法。

发明内容

本发明的目的是为了弥补单一传感器造成的陀螺漂移信号大、温度特性差、分辨率低等缺点，同时也为了弥补钟形振子式角速率陀螺测量领域的空白。提供了一种钟形振子式角速率陀螺信号提取方法，该方法降低了陀螺漂移、提高了温度特性和陀螺输出分辨率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钟形振子式角速率陀螺信号提取方法，包括以下步骤：

步骤1，对压电片A、压电片E构成的                                                轴向施加振子激励信号；

步骤2，提取压电片C、压电片G、压电片D、压电片H和8个电容传感器信号；

步骤3，对采集的信号进行融合，计算轴向、轴向、轴向、轴向的输出信号；

步骤4，利用轴向上的输出信息,对输入信号进行幅度稳定控制和频率稳定控制；

步骤5，利用轴向上的输出信息,计算正交误差和速率误差；

步骤6，对计算的正交误差和速率误差进行合成，生成轴向方向上的控制力矩，同时输出输入角速率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺信号提取方法，是对钟形振子进行分析，利用其振动特性对输入角速率进行解算；

（2） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺信号提取方法，采用电容传感器和压电传感器复合检测，提高了陀螺整体性能；

（3） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺振子结构设计方法弥补单一传感器造成的陀螺漂移信号大、温度特性差、分辨率低等缺点，同时也为了弥补钟形振子式角速率陀螺测量领域的空白。提供了一种钟形振子式角速率陀螺信号提取方法，该方法降低了陀螺漂移、提高了温度特性和陀螺输出分辨率。

附图说明

图1为钟形振子式角速率陀螺信号提取方法流程图；

图2为钟形振子式角速率陀螺传感器布局剖视图；

图3为钟形振子振动效果示意图。

具体实施方式

钟形振子式角速率陀螺的原理是利用发生谐振的钟形振子旋转时引起的振型角度的进动，来确定陀螺基座绕惯性空间旋转的角度。为使钟形振子能产生环向波数n=2的理想振型，必须准确地控制钟形振子的激振频率，而这一频率正是钟形振子在该振型下的固有频率，使得到的钟形振子能产生理想振型，从而敏感输入角速率。

钟形振子的传感器分布如图2所示。8个压电片：压电片A（1-2）、压电片B（1-5）、压电片C（1-8）、压电片D（1-11）、压电片E（1-14）、压电片F（1-16）、压电片G（1-18）、压电片H（1-20）均匀分布在钟形振子（1-4）外表面；8个电容传感器：电容传感器A（1-3）、电容传感器B（1-6）、电容传感器C（1-9）、电容传感器D（1-13）、电容传感器E（1-15）、电容传感器F（1-17）、电容传感器G（1-19）、电容传感器H（1-20）均匀分布在钟形振子式角速率陀螺的中轴上，与钟形振子内壁（1-4）有5μm间距。在钟形振子振动过程中，振子边缘会产生四波腹振动，形成4个固有刚性轴系：轴向（1-1）、轴向（1-10）、轴向（1-7）和轴向（1-12）。

本发明提供的钟形振子式角速率陀螺信号提取方法的流程如图1所示，具体如下：

步骤1，对压电片A（1-2）、压电片E（1-14）构成的轴向（1-1）施加振子激励信号；