[实用新型]稳定器

说明书

技术领域

本实用新型属于稳定器技术领域，具体涉及一种用于测量空间坐标系中的一个轴的角速率和两个轴加速度的稳定器，可广泛用于导弹控制、地质勘测、工业控制、航空飞行器稳定控制、捷联惯导、汽车自动驾驶及机器人控制等技术领域。

背景技术

目前在上述各行业领域中普遍使用的稳定器，包括角速率陀螺仪和加速度计，其产品绝大部分都是机械式的，如液浮或半液浮，挠性有旋转马达的角速率陀螺仪，有质块的加速度计等。这些老式稳定器在实际应用中存在的突出缺点是体积大、价格昂贵、易损坏、耐冲击加速度低，寿命短，测量范围小(老式角速率陀螺最大测量值仅500°/S，加速度计最大测量值仅10g)，频响低(最多为100Hz)以及多不具备自检测(self-Test)功能等，即使是当今较先进的光纤或激光稳定器，也是由于其价格昂贵及体积大等原因而很难得到广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题，提供一种结构性能实用合理，操作方便，体积小，重量轻，造价低，应用范围广的稳定器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种稳定器，其特征在于具有一个测量空间Z轴角速率陀螺仪1和两个分别用于测量空间X、Y轴加速度计2、3，所述角速率陀螺仪1和所述各加速度计2、3并行输出至一块适配转接线路板4，其中每一个空间轴加速率陀螺仪和每一个加速度计均由采用微机械-电子系统技术的芯片构成的敏感电路M1或M2、信号处理器6、主放大器10以及零偏置控制器7、量程扩展器8和带宽扩展器9组成，敏感电路M1或M2的输出端经信号处理器6接至主放大器10的输入端，零偏置控制器7、量程扩展器8和带宽扩展器9相并联，其共同输出端接至主放大器10的输入端。

本实用新型具有以下优点：本实用新型所述的稳定器是三轴三自由度固态惯性传感器的组合，内中的角速率陀螺仪属于无旋转马达的固态角速率传感器，线加速度计属于无质块的传感器，他们的内部电路工作构件均采用微机械-电子系统MEMS技术的芯片，其制造采用双极型金属氧化物半导体BIMOS技术的生产和球形网格排列的载流焊工艺技术，产品具有高可靠性和高封装坚固性，可准确测量空间坐标系中Z轴的角速率和X、Y轴的线加速度计；三个自由度传感器中的每一个都具有自检测功能，能够实现机内检测BIT，并且三个自由度均为模拟信号输出。此外，本实用新型内还设置了零偏置控制器、量程扩展器、带宽扩展器，使本产品具有零漂置校准、宽的测量范围和带宽功能，同时也使之具有宽范围的工作温度和体积小、重量轻、启动快、寿命长及耐冲击加速度高等特点。

附图说明

图1为本发明的总电气设计原理框图；

图2为角速率陀螺仪的设计原理图；

图3为加速度计的设计原理图；

图4为角速率陀螺仪的一个具体实施例的电路原理图；

图5为加速度计的一个具体实施例的电路原理图；

图6为角速率陀螺仪或加速度计所用零偏置控制器的设计原理框图；

图7为零偏置控制器的电气线路图；

图8为角速率陀螺仪或加速度计所用量程扩展器的设计原理框图；

图9为量程扩展器的电气线路图；

图10为角速率陀螺仪或加速度计所用带宽扩展器的设计原理框图；

图11为带宽扩展器的电气线路图。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述的稳定器的总电气结构如图1所示，它包括一个用于测量空间Z轴角速率的角速率陀螺仪1和两个分别用于测量空间X、Y轴线加速度的加速度计2、3，各角速率陀螺仪1和加速度计2、3的输出端与一块适配转接线路板4的输入端电缆连接。

本实用新型设计方案中的空间轴角速率陀螺仪的工作原理结构如图2所示，采用MEMS芯片构成的敏感电路M1、信号处理器6、主放大器10以及零偏置控制器7、量程扩展器8、和带宽扩展器9相组成，敏感电路M1的输出端经信号处理器6接至主放大器10的输入端，零偏置控制器7、量程扩展器8、和带宽扩展器9相并联，其共同输出端接至主放大器10的输入端。该稳定器中的角速率陀螺仪的敏感电路M1由离散控制器MM1、ST接口电路MM2、敏感器MM3、谐振器MM4和激励器MM5组成，离散控制器MM1和激励器MM5的输出端分别通过ST接口电路MM2和谐振器MM4接至敏感器MM3的输入端，敏感器MM3的输出端与信号处理器6的输入端联接。