[发明专利]确定轴向对称振动传感器转速的方法及实施其的惯性装置

说明书

技术领域

本发明涉及确定轴向对称振动传感器转速的方法，并涉及包括轴向对称振动 传感器的对应的惯性装置。具体来说，本发明涉及在振动位置呈现角度漂移的 传感器，该振动位置调和地(harmonically)取决于所述振动相对于装置外壳的 位置。

背景技术

为了确定运载器的定向，尤其是为了为飞机导航，已知能够利用一种具有 一个或多个轴向对称振动传感器的惯性装置，每个传感器利用具有对称性的谐 振器，振动阶次等于或大于4，并实施两个相同而正交的衰减振动模态，并呈 现相对于对称轴线的具有n阶周期性的变形，即，在围绕对称轴线的一全周的 回转中，变形呈n次同样的振动模式。尤其是，已知可利用诸如半球形钟形振 动传感器那样的第二阶传感器，传感器具有合适数量的电极或夸普森 (quapason)，其中，两模态的振动方向几何上不正交，但模态正交，即，振 动方向模态上偏移π。

还已知，轴向对称振动传感器适于以自由陀螺模态或速度陀螺模态操作。 在自由陀螺模态中，振动持续但其位置任其自由；当运载器的定向变化时，相 对于底部的振动位置代表着运载器所转过的角度。

在速度陀螺模态中，振动持续而其相对于底部的位置通过施加合适的电子 指令而保持固定；正是这些指令值在惯性空间中代表着运载器的转速。

还已知，振动陀螺仪具有漂移误差。当陀螺仪在速度陀螺模态中操作时， 即使运载器不经受任何转动，振动位置的变化也表明了其漂移误差。该漂移有 两个分量，即恒定(或DC)分量和称之为“交变”漂移分量的分量，对于半球 形谐振器陀螺仪来说，恒定分量是每小时百分之几度的量级，交变分量由谐波 组成，主要是由与振动传感器同样阶数n的谐波和阶数是振动传感器阶数两倍 的谐波组成，该分量取决于振动的位置。对于半球形谐振器陀螺仪来说，n阶 谐波产生的漂移误差，其量级为每小时1度，2n阶谐波产生的漂移误差，其量 级为每小时1/10度。

已知可在车间内校准陀螺仪，以便建立起陀螺仪使用时可被使用的对应表。 然而，漂移误差不仅是振动位置的函数，而且是环境温度和陀螺仪老化程度的 函数。因此，实践中校正的可能性是有限的。

发明内容

本发明的目的是确定轴向对称振动传感器的转速，同时最大程度地减小漂 移误差。

为了达到该目的，本发明提出一种确定轴向对称振动传感器转速的方法， 该振动传感器具有与控制电极和探测电极关联的振动构件，以产生呈现变形的 振动，该变形具有n阶的周期性且具有可变的位置，该位置是传感器转速的函 数。该方法包括如下步骤：

-在相对于电极的数量为N的振动位置处连续地计算转速，各位置几何 上偏离预定的角度，通过施加运动指令同时使用预先确定的比例因 子，使振动从一个位置移动到另一位置；以及

-取N个位置处求得的转速的平均值；

位置的数量N和位置之间的角度应使得计算平均值用来消除振动的谐波漂 移的至少一个分量。

谐波带来的误差与其幅值相关，谐波的相位取决于振动位置。因此，通过 求多个位置处计算速度的平均值，就能利用幅值之和为零的诸位置来消除谐波 的影响，给定这些位置处的谐波相位，例如其中谐波具有绝对值相同的幅值但 相位相反的那些位置。因此，不管温度和传感器老化程度如何，都可将漂移误 差减到最小。

较佳地，对N个振动位置计算速度，诸位置之间的角度差与位置的数量N 相关，并与振动模态变形的阶数n相关，应用公式：

诸位置之间的角度位置＝2π/Nn

因此，如下给出由N个位置得到的两个连续位置之间的角度差；

-对于N＝2为π/n

-对于N＝3为2π/3n

-对于N＝4为π/2n

-等。

在特殊实施例中，对两个振动位置计算速度，即，第一位置和相对于第一 位置偏移角度π/n的第二位置。