[发明专利]一种两轴框架摆式加速度计

说明书

本发明公开了一种两轴框架摆式加速度计，包括：内框架轴角度传感器、内框架轴放大器、内框架轴控制器组件、外框架轴角度传感器、外框架轴放大器、外框架轴控制器组件和摆片。本发明通过两个框架给摆片提供两个方向的角运动的自由度，当基座沿其中一个框架轴方向存在视加速度时，在另一个框架轴上将产生力矩带动摆片转动，角度传感器将测量到的摆片转动角度传输给控制器，控制器通过控制力矩电机的输出力矩平衡由基座加速度产生的力矩，使摆片稳定在零位附近，从而根据力矩电机控制电流和基座加速度的比例关系，可以获得基座加速度的大小，实现两个方向加速度的同步测量，结构简单，体积小，便于控制，可靠性高。

技术领域

本发明属于高精度视加速度测量的航空、航天技术领域，尤其涉及一种两轴框架摆式加速度计。

背景技术

摆片式加速度计由检测质量构成单摆，在加速度的作用下绕输出轴作角运动。常见的摆式加速度计包括宝石支承加速度计、液浮摆式加速度计、挠性摆式加速度计等。在高精度惯性稳定平台中，目前主要采用石英挠性摆式加速度计和摆式积分陀螺加速度计。而这些摆式加速度计的摆片由于仅包含一个方向的角运动自由度，均为单自由度加速度计，即每个加速度计仅能敏感一个方向的视加速度。因此，在惯性稳定平台系统中，需要沿正交的三个方向安装三块加速度计才能实现系统全方向加速度的测量。如果能够增加摆片的角运动自由度并有效控制，则可以实现两个方向加速度的测量，将极大的减小加速度计体积，从而减小惯性平台系统中加速度的占用空间，缩小惯性平台系统体积。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种两轴框架摆式加速度计，具备敏感两个方向的视加速度能力，旨在通过框架增加加速度计摆片角运动自由度，实现两个方向加速度的测量，从而减小惯性平台系统体积。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种两轴框架摆式加速度计，包括：内框架轴角度传感器(1)、内框架轴放大器(2)、内框架轴控制器组件(3)、外框架轴角度传感器(4)、外框架轴放大器(5)、外框架轴控制器组件(6)和摆片(7)；

摆片(7)安装在内框架轴(8)上；

内框架轴角度传感器(1)和内框架轴控制器组件(3)分别安装在内框架轴(8)的两个轴端；内框架轴角度传感器(1)、内框架轴放大器(2)和内框架轴控制器组件(3)依次连接；

外框架轴角度传感器(4)和外框架轴控制器组件(6)分别安装在外框架轴(9)的两个轴端；外框架轴角度传感器(4)、外框架轴放大器(5)和外框架轴控制器组件(6)依次连接；

内框架轴(8)安装在外框架(10)上，内框架轴(8)与外框架轴(9)相互垂直；

外框架轴(9)与基座相连，基座直接与被测载体连接，用于测量载体加速度。

在上述两轴框架摆式加速度计中，摆片(7)运动的动力学模型表示为：

其中，α表示外框架相对基座的角度，β表示内框架相对外框架的角度；a_x表示仪表沿外框架轴输入的视加速度，a_y表示仪表沿内框架轴输入的视加速度；ml表示仪表沿内框架轴的摆性；M_x表示绕外框架轴的各种干扰力矩之和，M_y表示绕内框架轴的各种干扰力矩之和；M_Dx表示外框架轴力矩电机产生的控制力矩，M_Dy表示内框架轴力矩电机产生的控制力矩；J_x表示外框架的转动惯量，J_y表示内框架的转动惯量，C_x表示外框架的转动阻尼系数，C_y表示内框架轴的转动阻尼系数；φ_X0、φ_Y0分别表示基座绕x和y轴转动的角速度。

在上述两轴框架摆式加速度计中，内框架轴控制器组件(3)，包括：内框架轴控制器、内框架轴力矩电机和内框架轴输出装置；