[发明专利]一种应变式角度传感器温漂零位补偿方法

说明书

本发明属于动态光束定向技术领域，公开了一种应变式角度传感器温漂零位补偿系统，包括：外环CCD，分别测得摆台x轴、y轴方向的光束角度偏差，光束角度偏差结合环境干扰输送至角度控制器形成角度主令，角度主令结合零位补偿器的优化输出传送至内环驱动控制器给出摆台控制电压，通过驱动摆台带动压电偏摆镜摆动，应变式传感器实时反馈摆台偏摆角度至零位补偿器，零位补偿器根据摆台蠕变干扰、角度传感器的温度效应及其热输出获得优化输出并传送至驱动控制器，实现驱动闭环控制。本发明实现对摆台蠕变干扰和传感器热输出的在线解算补偿，将其在复杂温度环境下长时间定向工作时的零漂控制在较小范围内，实现传感器输出数据优化输出。

技术领域

本发明属于动态光束定向技术领域，涉及一种微位移压电驱动偏摆镜应变式角度传感器的温漂零位补偿方法，以提高其在复杂温度环境下的定位精度。

背景技术

为了进一步提高光电跟踪系统的跟踪精度，国内外很多采用动态光束定向技术，将光束始终保持在某一方向或者将光束会聚锁定于空间某一固定点附近，使得成像目标稳定在视场中指定范围。为了提高控制带宽，平面反射镜采用工作频率较高的微位移压电驱动控制器控制驱动，亦称为压电偏摆镜。如图1所示，在典型的动态光束定向系统中，外环CCD分别测得x、y两轴方向上的光束角度偏差，经角度控制器形成角度主令导入内环压电偏摆镜驱动控制器，压电偏摆镜设置在摆台上，驱动控制器通过驱动摆台带动压电偏摆镜摆动，应变式角度传感器实时反馈摆台偏摆角度，实现驱动闭环控制，利用压电偏摆镜的两轴偏摆使光束会聚锁定于空间指定位置。

以德国PI公司生产的XS-330二维压电偏摆台为典型的微位移压电促动器，其采用共面轴并联系统形成两轴偏摆，两对差分驱动压电陶瓷，实现了很好的稳定性和线性度，其响应速度为亚毫秒级，在实验室及工业中的到广泛运用。但是，由于采用应变式角度传感器封装，对温度变化相对敏感，其温度效应不可忽视，加之压电陶瓷本身的蠕变现象及其温度特性等影响因素，导致在复杂温度环境下工作时，传感器出现一定程度的零漂，影响偏摆镜的定位精度甚至激发震荡或发散，从而局限了压电偏摆台的使用范围。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：通过系列温度特性测试试验，基于测试数据提出一种针对微位移压电偏摆台的应变式角度传感器的温漂零位补偿方法，通过零位补偿器在线工作实时优化传感器角度输出，以实现压电偏摆台在-40℃～60℃环境温度变化范围内的正常工作。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种应变式角度传感器温漂零位补偿系统，其包括：外环CCD，分别测得摆台x轴、y轴两方向上的光束角度偏差，光束角度偏差结合环境干扰输送至角度控制器形成角度主令，角度主令结合零位补偿器的优化输出传送至内环驱动控制器，驱动控制器给出摆台控制电压，通过驱动摆台带动压电偏摆镜摆动，应变式传感器实时反馈摆台偏摆角度至零位补偿器，零位补偿器根据摆台蠕变干扰、角度传感器的温度效应及其热输出获得优化输出并传送至驱动控制器，实现驱动闭环控制。

本发明还提供了一种基于上述应变式角度传感器温漂零位补偿系统的补偿方法，其包括以下步骤：

步骤1：将摆台至于高低温试验箱中，控制驱动功率放大器开环给出恒定驱动电压，抛开摆台蠕变干扰，测得传感器温漂特性数据，基于传感器温漂特性数据，离线计算出热输出回归方程中参数a、b的数值；用热输出回归方程计算热输出补偿值，计算公式如下：

式中：热输出补偿；

a、b：热输出回归方程的参数；

T：环境温度；

步骤2：动态光束定向系统自检模式下，零位补偿器解算初始零位补偿；

步骤3：动态光束定向系统完成自检转入工作模式，零位补偿器实时解算传感器优化输出进行实时零位补偿。