專利名稱：一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種角速率陀螺諧振子的振型測量裝置，特別是涉及一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子的振型測量裝置。
背景技術(shù)：
陀螺作為敏感載體角運(yùn)動的慣性器件，是慣性導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的核心部件，其中振動陀螺代表一種重要的慣性技術(shù)，具有所有的慣性品質(zhì)?；诟缡狭υ淼恼駝油勇菰趹T性技術(shù)領(lǐng)域的地位越來越重要，已被人們當(dāng)作新一代的慣性儀表而受到廣泛重視。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場需求的推動下，各種振動陀螺相繼出現(xiàn)。申請?zhí)枮?01010215745. 1，發(fā)明名稱為“鐘形振子式角速率陀螺”的專利申請?zhí)峁┝艘环N鐘形振子式角速率陀螺，該鐘形振子式角速率陀螺是一種基于哥氏力原理的振動陀螺，其敏感元器件采用熔融石英材料的鐘形諧振子。目前，基于該鐘形振子式角速率陀螺的振子振型測量是采用以多普勒激光測振儀為基礎(chǔ)的測量裝置，該測量裝置存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能進(jìn)行振型動態(tài)測量、不適合大規(guī)模生產(chǎn)且價格昂貴等缺點(diǎn)。本發(fā)明正是基于該鐘形振子式角速率陀螺提供了一種振子振型測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能夠進(jìn)行振型動態(tài)測量、不適合大規(guī)模生產(chǎn)且價格昂貴等缺陷，提出了一種簡單易行的鐘形振子式角速率陀螺振子的振型測量裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，該測量裝置包括環(huán)形電極單元、信號變換單元和信息處理單元；環(huán)形電極單元各電極與鐘形振子外壁周向各節(jié)點(diǎn)構(gòu)成電容器的兩個極板；信號變換單元將上述電容器的電容值轉(zhuǎn)換成電壓信號，并將輸出連接信息處理單元；信息處理單元負(fù)責(zé)將鐘形振子的各節(jié)點(diǎn)振幅變化信號進(jìn)行融合處理，從而得到鐘形振子的振型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
I)本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，利用環(huán)形電極以及多通道c/ν轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)了對鐘形振子整體振型的檢測，設(shè)計(jì)出的鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置性能優(yōu)良，精度高，可以動態(tài)測量鐘形振子的振型。2)在鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置中，均布在鐘形振子周圍的8個電極探頭分別敏感鐘形振子的簡諧振動；每一個通道需要一個C/ν轉(zhuǎn)換電路將鐘形振子的振幅信號對應(yīng)的電容變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，因此引入8通道信號轉(zhuǎn)換單元。3)信息處理單元能夠?qū)崟r將信號變換單元輸出的電壓變化，及時處理為鐘形振子的振型變化，從而得到鐘形振子振型的整體振型。4)采用高速DSP處理器作為信息處理單元的主處理器，在保證信息融合精度的同時可以滿足輸出速度的要求。


圖1為本發(fā)明一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置環(huán)形電極分布圖；圖3為本發(fā)明一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置的信號變換單元原理圖；圖4為本發(fā)明一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置的信息處理單元原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種鐘形振子振型測量裝置，環(huán)形電極單元各電極與鐘形振子外壁周向各節(jié)點(diǎn)構(gòu)成電容器的兩個極板；信號變換單元將上述電容器的電容值轉(zhuǎn)換成電壓信號，并將輸出連接信息處理單元；信息處理單元負(fù)責(zé)將鐘形振子的各節(jié)點(diǎn)振幅變化信號進(jìn)行融合處理，從而得到鐘形振子的振型。
環(huán)形電極單元的作用是均布在鐘形振子周圍的8個電極分別與其相應(yīng)鐘形振子外壁構(gòu)成電容器的兩個極板。如圖1所示，根據(jù)平行板電容器工作原理，鐘形振子的外壁產(chǎn)生振動使得平行板電容器的電容值發(fā)生變化，從而可以利用平行板電容器模型得到相應(yīng)的電壓變化。
振子外壁振動位移為^作人在作穩(wěn)定的簡諧振動時，有
權(quán)利要求
1.一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，其特征在于該裝置包括環(huán)形電極單元、信號變換單元和信息處理單元；環(huán)形電極單元各電極與鐘形振子外壁周向各節(jié)點(diǎn)構(gòu)成電容器的兩個極板；信號變換單元將上述電容器的電容值轉(zhuǎn)換成電壓信號，并將輸出連接信息處理單元；信息處理單元負(fù)責(zé)將鐘形振子的各節(jié)點(diǎn)振幅變化信號進(jìn)行融合處理，從而得到鐘形振子的振型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，其特征在于所述的環(huán)形電極單元具有8個圓柱形電容探頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，其特征在于所述的信號變換單元包括8通道C/V轉(zhuǎn)換電路，每個通道的C/V轉(zhuǎn)換電路將電容變化量轉(zhuǎn)換成電壓信號，并傳輸給信息處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，其特征在于所述信息處理單元包括12位8通道AD轉(zhuǎn)換器及主控CPU (4-17)；電容變化對應(yīng)的電壓信號4-1經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器一(4-2)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17)，電容變化對應(yīng)的電壓信號4-3經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器二(4-4)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17),電容變化對應(yīng)的電壓信號4-5經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器三(4-6)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17),電容變化對應(yīng)的電壓信號4-7經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器四(4-8)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17),電容變化對應(yīng)的電壓信號4-9經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器五(4-10)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17)，電容變化對應(yīng)的電壓信號4-11經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器六(4-12)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17)，電容變化對應(yīng)的電壓信號4-13經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器七(4-14)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU(4-17)，電容變化對應(yīng)的電壓信號4-15經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器八(4-16)轉(zhuǎn)換后的信號傳輸至主控CPU (4-17)，最后經(jīng)過CPU (4-17)的融合處理，得到鐘形振子的振型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐘形振子式角速率陀螺諧振子振型測量裝置，包括環(huán)形電極單元、信號變換單元和信息處理單元。鐘形振子振動時，由環(huán)形電極單元敏感鐘形振子周向各對應(yīng)節(jié)點(diǎn)振幅所對應(yīng)的電容變化。信號變換單元對電容變化信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的振幅電壓信號輸出到信息處理單元，經(jīng)過信息處理單元對各振幅的融合處理，繪制出鐘形振子的振型。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、精度高，特別是引入了環(huán)形電極單元，在不接觸鐘形振子的同時，有效地得到鐘形振子本身的振型參數(shù)。
文檔編號G01C19/5677GK102980564SQ20121054700
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者劉洪 , 李擎, 蘇中, 付夢印, 鄧志紅, 劉寧 申請人:北京理工大學(xué), 北京信息科技大學(xué)