[发明专利]液浮陀螺系统及其阻尼比补偿测试方法

说明书

本发明公开了一种液浮陀螺系统和其阻尼比补偿测试方法。所述液浮陀螺系统包括圆柱形的壳体和依次设置在所述壳体内的力矩器、电机、浮筒和信号器，所述液浮陀螺系统还包括补偿电路系统和输出轴，所述输出轴设置在所述壳体设置力矩器一侧的端部，所述补偿电路系统设置在所述壳体外部并与输出轴电连接。本发明提供的液浮陀螺系统及其阻尼比补偿测试方法是为陀螺系统提供一个信号补偿电路，当它敏感液体阻尼元件运动时，便产生一个补偿信号，使陀螺输出的受温度引起的阻尼变化影响的信号得到补偿。

技术领域

本发明涉及陀螺系统控制技术领域，特别是涉及阻尼比随温度变化的液浮陀螺系统及其阻尼比补偿测试方法。

背景技术

各种精密仪表为了精确地工作都需要阻尼，尤其是像陀螺仪，加速度计和其他各种利用质量运动测量速度或其他功能的传感器更需要阻尼。陀螺仪安装在充满油或者其他液体的壳体里，遇到最难的问题是液体粘度。例如硅油的粘度随环境温度而变化。阻尼液粘度的任何变化都将改变阻尼比，从而引起一个测量误差输出信号。例如角速率输入到速率陀螺仪中就是如此。

从前这方面的技术，包括温度或阻尼补偿的若干机械装置，就是用以达到减小陀螺阻尼变化的影响，得到常值阻尼力。然而，在所有这些系统中，补偿随温度变化引起的阻尼比变化，都需要复杂而昂贵的机械装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低成本、操作简单、可靠性高的液浮陀螺系统。

一种液浮陀螺系统，包括圆柱形的壳体和依次设置在所述壳体内的力矩器、电机、浮筒和信号器，所述液浮陀螺系统还包括补偿电路系统和输出轴，所述输出轴设置在所述壳体设置力矩器一侧的端部，所述补偿电路系统设置在所述壳体外部并与输出轴电连接。

在本发明的一种较佳实施例中，所述信号补偿电路系统包括测温传感器。

在本发明的一种较佳实施例中，所述液浮陀螺系统还包括转子、输入轴、自转轴，所述输入轴和自转轴支撑所述转子设置在所述浮筒内。

在本发明的一种较佳实施例中，所述液浮陀螺系统还包括放大器，所述放大器设置在所述壳体外部并分别与所述信号器和力矩器电连接。

本发明还公开一种液浮陀螺系统阻尼比补偿测试方法，该方法包括如下步骤：

确立陀螺仪力反馈速率陀螺的传递函数；

决定陀螺阻尼比的要素；

建立阻尼比补偿的平衡回路的传递函数；

建立电路补偿电路系统；

统计分析测试结果。

在本发明的一种较佳实施例中，所述液浮陀螺系统阻尼主要依靠浮筒转动时与浮液之间形成的剪切阻尼力矩形成，所述陀螺阻尼比的要素包括阻尼力矩和阻尼系数，陀螺的阻尼力矩MD由式M_D=确定，阻尼系数D由式D=确定；

其中，式中μ为浮液粘度、l为浮筒长度、r为浮筒半径、δ为浮筒与壳体之间的间隙、v为浮筒绕输出半径相对壳体转动的角速度。

在本发明的一种较佳实施例中，所述平衡回路的传递函数为G₁（S）=；

则整个闭环回路的开环传递函数为：

G₂（S）= ；

当m1=m2时，

G₂（S）=；

选择合适的T1、T2、T3、T4、T5、T6和K值，根据温度调整m2的值，即可满足系统全温范围内阻尼比指标的要求。