[发明专利]一种消除光纤陀螺标度因数误差的角度测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种消除光纤陀螺标度因数误差的角度测量装置及方法。角度测量装置包括箱体底座、调心轴承、调平平台、支撑弹簧、调心轴，调心轴承安装在箱体底座上，调心轴的上端与调平平台固定，支撑弹簧安装在调平平台和箱体底座之间，用于支撑和隔震；调平平台上设有倾角传感器，光纤陀螺固定在调平平台上，位于调心轴的正上方；调平平台上设有倾斜调节单元和锁紧单元。角度测量方法，1）光纤陀螺标度因数的预标定；2）实际测量。本发明能根据倾角传感器的输出调节调平平台的倾斜状态来消除其对标度因数的影响，或者根据倾角传感器的输出对角度测量结果进行补偿，从而消除在不同场合下由于安装平面的倾斜状态不同引起的标度因数误差。

技术领域

本发明涉及一种消除光纤陀螺标度因数误差的角度测量装置及方法。

背景技术

角度测量是几何量测量技术中的一个重要组成部分，并越来越广泛地应用于航空航天、半导体制造、光机电一体化等领域。目前的一些角度测量方法中，例如激光干涉、莫尔条纹技术和环形激光等方法在实际应用时在精度、灵敏度以及动态范围方面会有较大的局限性。光纤陀螺(FOG)是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，它具有启动速度快、动态范围广、结构简单、价格低、精度和灵敏度高等优点，因此，光纤陀螺已经在角度测量领域得到了广泛应用。目前，光纤陀螺的标度因数是影响角度测量精度的一个重要因素，而标度因数是一个随光纤陀螺的安装状态变化的量，因此，在每次安装好光纤陀螺进行测试之前，为了避免安装误差带来的影响，都需要对标度因数重新进行标定。当实际应用场合中缺少转台等角度发生装置而无法进行标定时，将给光纤陀螺的使用造成不便，甚至不能确保测量的准确性。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种消除光纤陀螺标度因数误差的角度测量装置及方法。

一种消除光纤陀螺标度因数误差的角度测量装置，包括箱体底座、调心轴承、调平平台、支撑弹簧、调心轴，调心轴承安装在箱体底座上，调心轴的上端与调平平台固定，支撑弹簧安装在调平平台和箱体底座之间，用于支撑和隔震；

调平平台上设有倾角传感器，光纤陀螺固定在调平平台上，位于调心轴的正上方；

调平平台上设有倾斜调节单元和锁紧单元。

所述的倾斜调节单元包括螺纹副、螺纹副金属帽、螺纹副金属竿，螺纹副固定在调平平台，螺纹副金属帽套接在螺纹副金属竿上，螺纹副金属竿通过调平平台上的通孔将箱体底座、调平平台和螺纹副连接在一起，通过螺纹副金属帽带动螺纹副金属竿旋转，从而调节调平平台的倾斜状态。

所述的锁紧单元包括锁紧螺杆、锁紧螺杆金属帽，锁紧螺杆金属帽套接在锁紧螺杆上，锁紧螺杆与螺纹副相连接，在将调平平台的倾斜状态调整到合适状态时，通过旋转锁紧螺杆金属帽来带动锁紧螺杆实现调平平台的倾斜状态的锁定。

一种采用所述的角度测量装置的角度测量方法，

1）光纤陀螺标度因数的预标定；

2）实际测量。

所述的1）光纤陀螺标度因数的预标定，调平平台处于水平状态或者处于非水平状态时进行标定。

本发明的有益效果：

本发明利用光纤陀螺敏感外部的角速度信息，实现对角度的测量。针对光纤陀螺标度因数受到安装平面及安装状态影响的特性，设计了一种可调节的调平平台，将光纤陀螺和倾角传感器固定安装在可调节的调平平台上，相比于一般的安装方式，不但消除了不同应用场合下安装平面之间的差异带来的安装误差的影响，而且由于所安装的调平平台的倾斜状态可调节，实际使用时能根据倾角传感器的输出调节调平平台的倾斜状态来消除其对标度因数的影响，或者根据倾角传感器的输出对角度测量结果进行补偿，从而消除在不同场合下由于安装平面的倾斜状态不同引起的标度因数误差，从而保证角度测量结果的准确性。

附图说明