[发明专利]一种半球谐振陀螺正交耦合误差标定方法

说明书

本发明涉及陀螺技术领域，尤其涉及一种半球谐振陀螺正交耦合误差标定方法，包括如下过程：保持陀螺敏感角速度为定值；控制正交控制力的相位变化，计算模块根据式计算出相应的正交控制力，并通过二阶多项式拟合得到达到最小值时的相位将反馈给上位机，上位机控制陀螺的DDS将正交控制相位替换为。本发明提供的方法通过改变正交控制力相位，并计算出正交控制力，然后通过二阶多项式进行拟合，得到达到最小值时的控制力相位，并将该控制力相位反馈给陀螺的DDS，将正交控制相位进行重新标定，可以防止陀螺产生正交耦合误差，保证陀螺的精度。

技术领域

本发明涉及陀螺技术领域，尤其涉及一种半球谐振陀螺正交耦合误差标定方法。

背景技术

半球谐振陀螺是一种极具发展前景的新型高精度陀螺，其优点在于:体积小，精度高，功耗低，可靠性高，启动时间短，机械部件结构简单，工作温度范围大，抗电离辐射能力强，对线性过载不敏感，断电时稳定性好，制造半球谐振陀螺时可以实现自动化生产等，此外,半球谐振陀螺还具有较长的寿命,有关资料表明:半球谐振陀螺可以连续工作15年以上并保持所要求的性能，因此被公认为是最长寿命的陀螺。

谐振子生产制造过程受制于目前工艺的局限，谐振子的唇缘、半球壳表面、支撑杆会产生微小的裂纹。当谐振子振动时，裂纹的大小和分布情况还可能发生变化，影响陀螺的使用寿命。这些裂纹还会影响谐振子的刚度，并残留内应力；裂纹的分布不均匀从而残留的内应力分布不均匀，导致谐振子不同位置的刚度不一致和不同位置的阻尼的不一致。

谐振子周向的刚度和质量的不均会导致频率裂解的产生，频率裂解的含义是指刚度和质量的傅里叶展开四次谐波会导致谐振子在自由振动状态下会出现两个相互正交的频率轴，谐振子振动波腹处在这两个轴时分别达到最大固有频率和最小固有频率，固有振动频率较小的轴称为“重”轴，固有振动频率较大的轴称为“轻”轴，最大固有频率和最小固有频率的差值称为频率裂解。

消除频率裂解的方式是对谐振子唇缘的质量分布四次谐波进行消除，一种直观的修调方式是构造与谐振子上初始四次谐波质量分布函数相位相差180°的谐波质量分布函数与之抵消，在谐振子上添加或消除质量块。

频率裂解会使波节点振幅快速增长，若没有正交回路对波节点振幅的抑制，谐振子的四波腹振动最终会消失，驻波变为行波，导致无法对振型进行检测。波节点振幅还会引起陀螺漂移，为了减小陀螺在力反馈模式下的漂移，一般会通过修调的方式将刚度轴对准电极轴。频率裂解会存在残余，在半球谐振陀螺的控制系统里一般通过与哥氏力正交的正控制力抑制频率裂解，因为该控制力与哥氏力正交，所以一般将此控制力称为正交控制力。当正交控制力施加的相位不准确时，会产生正交耦合误差，该误差会影响陀螺零偏，从而影响陀螺精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半球谐振陀螺正交耦合误差标定方法，通过二阶多项式拟合判断达到最小值时的控制力相位，并将该控制力相位反馈给陀螺的DDS，将正交控制相位进行重新标定，防止陀螺产生正交耦合误差，从而保证陀螺的精度。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种半球谐振陀螺正交耦合误差标定方法，其包括如下步骤：

S1:将陀螺处在静态环境中，保持陀螺敏感角速度为定值；

S2:控制正交控制力的相位，使其在设定区间内变化；

S3:计算模块根据式（1）计算出相应的正交控制力；

（1）；

其中为振动频率，表示频率裂解值，为相位耦合误差，表示力到角速度的标度，为陀螺敏感角速度，表示频率轴的位置；

S4：计算模块通过二阶多项式（2）拟合得到，达到最小值时的相位 为式（3）；

（2）