[发明专利]半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法

说明书

半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法，涉及惯性导航技术领域。本发明为了提高HRG的输出精度。所述检测系统包括均匀分布于内基座上的8个检测电容，每个检测电容由置于内基座外表面上的检测电极和与该检测电极正对的部分半球形谐振子球面组成；所述检测系统还包括两个用于将电容信号转换为电压信号缓冲放大器，两个带通滤波器、参考信号源、两个乘法器、两个低通滤波器。根据检测电极的形位误差，以及信号检测系统计算出半球谐振陀螺的检测误差；根据信号解调原理对检测误差进行信号分析；根据计算出的半球谐振陀螺检测信号误差量，对半球谐振陀螺的测量输出进行补偿。应用本发明，可以提高半球谐振陀螺的输出精度。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及半球谐振陀螺的信号检测和输出误差计算补偿方法。

背景技术

HRG(Hemispherical Resonant Gyro，半球谐振陀螺)是一种高可靠性、高精度的惯导级固体振动陀螺，具有体积小、功耗低、重量轻、启动快、抗辐射能力强、抗冲击振动性良好、寿命长等优点，是21世纪理想的惯性元器件之一，广泛应用在潜艇潜伏、深空探测、卫星通讯、定位导航等领域的惯性导航系统中。

在HRG中，检测电极主要用于半球谐振子振动信息的检测。在谐振子振动的过程中，检测电极的电容值也会产生相应的变化，通过电路读取电容的变化，即可解算出振动的振幅和振型角。检测电极是HRG中十分重要的一环，对HRG的精度有重要的影响。在陀螺的实际制造及装配过程中，检测电极的形位误差是不可避免的，它们会使振动检测系统输出产生误差，导致陀螺性能参数发生漂移。明确检测电极的形位误差对陀螺性能的影响机理，是制定相应误差补偿方案及提高批量陀螺性能稳定性的基础，具有十分重要的意义。

文献号为CN105716597B的现有技术提供了一种采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统和方法，其针对是微半球谐振陀螺(微米级的)。现有技术中对于厘米级的半球谐振陀螺信号检测及误差分析没有给出具体详尽的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

本发明的目的在于提供一种半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法，以根据建立的检测系统模型、检测电容误差模型对HRG的输出进行补偿，提高HRG的输出精度。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种半球谐振陀螺信号检测系统，所述检测系统包括均匀分布于内基座上的8个检测电容，每个检测电容由置于内基座外表面上的检测电极和与该检测电极正对的部分半球形谐振子球面组成；8个检测电容D₁～D₈表示；

所述检测系统还包括两个用于将电容信号转换为电压信号的缓冲放大器，二者的放大倍数分别为K_cc，K_ss；两个带通滤波器、参考信号源、两个乘法器、两个低通滤波器，定义D₁作为内基座0°电极轴的检测电容，输出0°电极轴电容信号C_s，将D₂作为45°电极轴的检测电容，输出45°电极轴电容信号C_c；

D₁电容信号C_s经放大K_ss倍后得到电压信号V_s，输入给一个带通滤波器，得到电压信号V_s1经一个乘法器传给对应的低通滤波器得到S_va。D₂电容信号C_c经放大K_cc倍后得到电压信号V_c，输入给一个带通滤波器，得到电压信号V_c1经一个乘法器传给对应的低通滤波器得到S_am。通过中间变量S_va、S_am解算出半球形谐振子的振型角和振幅A_a，两个乘法器共同连接一个参考信号源。