石英音叉陀螺抗冲击特性的计算机模拟

石英音叉陀螺是一种微型惯性仪表,音叉的结构参数不仅关系到仪表的敏感性、检测精度和稳定性,而且决定了其力学性能。抗冲击性能是优化的目标之一,作利用计算机模型音叉在特定运载器载荷环境下的力学行为,试验是在ＨＰ工作站上采用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹ－ＮＡ通用有限元程序实施的。结果表明：样机的抗冲性能高于引用标准,能经受１００００ｇ的冲击。     

石英音叉陀螺信号解调原理和角速度提取算法

介绍了石英音叉陀螺输出信号的成分,通过将其误差信号分解为一组相互正交的信号,建立了输出信号的模型.提出了一种利用基于锁相环(PLL)的正交矢量型锁定放大器解调石英音叉陀螺信号的方案,该方案利用锁相环作为锁定放大器的参考通道,它能消除驱动信号漂移的影响,并为正交矢量型锁定放大器提供一组互相正交的参考信号.正交矢量型锁定放大器提供被测信号的矢量信息,它输出的同相分量和正交分量通过旋转校正算法消除误差信号,从而提取出角速度信号.     

机抖激光陀螺方波驱动方式的谐波分析

针对方波驱动方式下机械抖动激光陀螺抖动幅度控制的问题,对机抖陀螺抖动的稳态幅度和驱动信号的维持时间之间的关系进行了研究。分析了某型机抖激光陀螺抖动机构的工作特性,通过谐波分析法证明了方波驱动波形在驱动效果上可以近似的由其一次谐波来等效进行分析,得出了方波驱动方式下抖动稳态幅度与方波驱动信号维持时间之间满足正弦函数关系的结论。分析了某型机抖激光陀螺实际驱动信号波形,证明了实际情况下上述结论的有效性;通过仿真对文中的结论进行了验证。     

驱动电路一致性对光纤陀螺用SLD光源特性的影响

针对目前同批次驱动电路对同一光源控制效果存在差异的问题,开展器件一致性对光纤陀螺用SLD光源特性影响的研究,找到影响驱动电路一致性的关键部位,并提出解决方案,从而规范驱动电路制作过程。理论分析结果表明:造成温控电路差异的因素由大到小依次是惠斯通桥两臂电阻偏差、热敏电阻与同臂电阻偏差、正/负电源精度、运算放大器输入失调电压,以及积分电路的运放精度;造成恒流源电路差异的因素主要是指示器误差、驱动电流漂移误差和恒流源器件选配误差;通过采取元器件配对、调试、更换高精度器件等措施,可消除或大幅降低上述电路差异。试验结果证明,按照理论规范生产的驱动电路板一致性显著提高,可达到同类进口驱动电路的水平。     

微机电陀螺零点漂移数据滤波方法的研究

微机电石英音叉陀螺虽然有突出的优点，但也存在噪声比较大的缺点。普通的数字滤波方法通常会造成比较大的滞后，减小了系统的相位裕度，而且对截止频率以内的噪声不起作用。作者在对石英音叉陀螺零点漂移数据建立时间序列模型（AR模型）的基础上，采用卡尔曼滤波算法对石英音叉陀螺的漂移数据进行了处理。仿真实验表明，所采用的滤波方法合理有效。     

提高载体驱动硅微陀螺灵敏度的方法

载体驱动硅微陀螺是一种利用体微工艺制备的新型电容式振动MEMS陀螺,它安装于旋转飞行器上,利用载体的自旋作为驱动。当载体发生横向转动时,敏感质量受到周期性科氏力的作用,产生振动,从而敏感输入角速度。针对该种MEMS陀螺,首先介绍了陀螺的工作原理和电容式检测结构,然后详细分析了差分电容与敏感质量偏转角之间的关系,最后提出了一种通过调节电容拾取电路的脉冲信号的占空比,来提高陀螺灵敏度的方法。实验测试结果表明,当占空比由50%调整到75%时,相应输出电压峰峰值可由10.7 V提高到13.1 V,提高幅度达22.43%。理论分析和实验结果均表明,该方法可简便有效地提高陀螺灵敏度,具有实际应用价值。     

基于SOPC的单轴陀螺驱动环路设计

传统的微机械陀螺驱动环路采用模拟电路来实现,为了进一步改善陀螺的性能,设计出了基于SOPC(可编程片上系统)的数字驱动环路.采用FPGA为硬件基础,架构可编程片上系统,扩展ADC、DAC、RS422及EEPROM等相关外设接口,并嵌入软核CPU来处理相关算法.软件算法包括多路信号解调、数字滤波器及多个闭环控制.详细讨论了驱动轴频率控制环路和幅度控制环路的作用及其对微机械陀螺性能的影响.针对软核CPU的性能,对整个算法进行了优化,最终在软件计算时间和资源使用上都留有一定裕度,有利于后续加入更多功能.最终的实验表明,所设计的数字系统在-40℃到+85℃范围内正常工作,满足工业级的使用要求,实际使用过程比模拟的驱动环路更加方便,实现了微机械陀螺驱动环路的数字化.     

光纤陀螺SLD光源的驱动控制研究

光纤陀螺（FOG）作为一种新型角速度传感器正在飞速发展。SLD（超辐射二极管）光源的稳定性对光纤陀螺的性能有极其重要的影响。从分析SLD的特性及FOG对其驱动控制的要求出发，提出了几种驱动控制实现方案，并对其可行性进行验证。     

提高旋转载体驱动微机械陀螺标度因数稳定性的算法

旋转载体驱动微机械陀螺是一种新型的振动式MEMS陀螺,它没有微机械陀螺通常所具有的驱动结构,而只有检测模态。它安装于旋转载体上,巧妙地利用了载体的自旋作为驱动,从而使得敏感质量获得角动量。当载体发生横向转动时,敏感质量将受到科里奥利力的作用。在进动力矩、弹性力矩和阻尼力矩的共同作用下,敏感质量将产生周期性振动。振动频率对应于载体自旋频率,振动幅度与载体输入角速度大小成比例。由此工作机理,得出了敏感元件的动力学方程,并基于动力学方程建立了陀螺标度因数的误差模型。接着,根据误差模型,对标度因数的稳定性进行了分析和实际测试。分析和实验数据说明,载体自旋频率的变化是造成标度因数不稳定的主要原因。为了保证陀螺测量精度,提出了一种抑制载体自旋频率变化对标度因数影响的补偿算法,提高标度因数稳定性。最后,针对该算法的有效性,进行了实验验证。实验结果表明,此种方法能有效地提高标度因数的稳定性,标度因数相对于自旋频率变化的影响因子由补偿前的1.31 m V/(°/s)/Hz下降至7.14×10-3 m V/(°/s)/Hz。     

双H型石英陀螺电容耦合分析与电极优化设计

双H型石英陀螺的音叉结构具有电极工艺简单的优点,但该陀螺的电容耦合噪声比H型石英陀螺的电容耦合噪声大.为减小电容耦合噪声,分析了双H型音叉的电容耦合噪声的影响和产生机理,采用ANSYS软件分析电容耦合噪声.在驱动电极上加载电压载荷,采用静态分析功能,在后处理器P0ST1中获取敏感电极的电荷量,利用电压和电荷的关系获取检测电极的耦合分布电容,采用这一指导原则,设计了一种新电极分布的音叉;通过仿真和测试对比了新电极和旧电极音叉的耦合分布电容,测试结果表明,新的电极设计的耦合电容值为旧电极的耦合电容值的50％左右.介绍了一种新的电极结构的双H型石英陀螺,并给出耦合电容的仿真分析及测试方法,该方法可以指导石英陀螺电极设计.     

捷联惯导系统结构参数对机抖陀螺抖动幅度的影响特性研究

建立了单陀螺惯导系统等效二自由度模型，讨论了陀螺抖动频率随基础结构固有特性的变化规律，并利用数值试验的方法研究了基础结构与机械抖动系统的频率比、惯量比、基础结构的阻尼比以及陀螺抖动系统阻尼比对陀螺抖动幅度的影响规律。