基于自校准技术的半球谐振陀螺正交误差的辨识补偿

在静电刚度校正技术的基础上,结合自校准算法,该文提出了一种实时辨识补偿正交误差的理论模型,并在两件套平面电极的半球谐振陀螺上进行了理论仿真和实验验证。结果表明,该方法不仅适用于半球谐振陀螺的力平衡和全角两种工作模式,还适用于虚拟进动的情况。此外,该文提出的补偿方法不会影响正交环路的控制精度,且对陀螺检测和驱动电路的增益和相位误差不敏感。     

基于USB总线的程控信号发生器设计

机载航空电子设备测试过程中,需要模拟大量的GND、高阻等离散信号做为机载设备的激励。依靠跳线接地、悬空的测试方法已经不能满足测试的快速切换要求,提出了一种通过USB总线和可编程逻辑器件控制外围达林顿晶体管反相器阵列和AD数据采集,程控产生多路离散信号的系统设计及实现。该设计能同时切换输入、输出多路离散GND、高阻信号,并且能够对自己输出的信号进行自测试,应用于测试系统自身的故障定位和诊断,保证输出的准确性。     

基于分次吹制工艺的微半球陀螺制作

提出了一种微半球谐振子分次吹制工艺新方法,通过增加第二次旋转吹制的方式,以补偿第一次吹制过程中由于温度场不均匀性造成的谐振子对称度误差。设计了微半球陀螺整体工艺方案,并制作了硼硅酸玻璃材质的微半球谐振子及陀螺样品,测试结果表明,分次吹制后的谐振子频差由单次吹制的30～60 Hz降至10 Hz以内。经与力平衡控制电路联调,陀螺零偏不稳定性为8.2 (°)/h。     

高结构对称性微半球陀螺设计与制造

针对陀螺高精度小型化需求,该文设计了一种微半球陀螺结构,建立微半球陀螺三维有限元模型,研究了微半球谐振子结构对称性对陀螺性能的影响规律。提出了谐振子圆度及1～4阶质量不对称误差的评价方法,实现了谐振子制造工艺优化,优化后的谐振子圆度误差≤2μm,在此基础上研制了微半球陀螺样机。结果表明,封装后陀螺样机的周向品质因数(Q)值分布为(9.024～9.183)×10⁵,均匀性为±0.87%;速率模式下,陀螺量程为±20 (°)/s时,陀螺零偏不稳定性为0.013 8 (°)/h,角度随机游走为■,展现了高结构对称性微半球陀螺的性能潜力。     

检测误差对半球谐振陀螺进动因子的影响分析

全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后针对检测误差对进动因子的影响进行了分析,结合具体的全角模式控制电路与算法,提出了检测误差的校正方法,最后通过实验验证了该校正方法的有效性。实验结果表明,进动因子的周向一致性提升了2个数量级。     

重力场对半球谐振陀螺性能的影响

半球谐振陀螺是唯一能达到惯导级精度的振动陀螺,其谐振子振动状态可能受外界环境条件影响而发生改变,使陀螺信号输出不稳定。为研究半球谐振陀螺对不同方向重力场的敏感性,分析了重力场引起半球谐振陀螺信号输出改变的机理,使用有限元法（FEM）对谐振子进行了结构刚度及锚点损耗两个维度的动力学仿真分析,并开展相应测试验证分析结论。结果表明,不同方向的重力场对半球谐振陀螺的性能无明显影响。     

Cordic算法在半球陀螺中的应用及实现

半球谐振陀螺仪是一种新型长寿命、高可靠和高精度固体振动陀螺仪,其谐振频率会随环境温度的改变而变化,这种变化会对陀螺的控制精度产生不利影响。在介绍半球谐振陀螺基本控制原理的基础上,提出了一种基于Cordic算法的数字锁相环(DPLL),并给出Cordic算法的原理及在现场可编程门阵列(FPGA)上的设计方法。通过Modelsim仿真软件给出了时序仿真结果,系统主时钟20 MHz,频率精度为0.004 6 Hz,相位精度为0.06°,7.2万门FPGA的资源利用率为65%。性能测试结果表明,在4.5~5kHz内,该低频数字锁相环实现了对半球陀螺频率、相位缓慢变化的精确跟踪功能。     

半球陀螺零偏的在轨标定

研究了半球陀螺零偏的在轨标定,提出了轨道计算法和Kalman滤波法两种方法。在卫星姿态指向确定的情况下,可采用轨道计算法对半球陀螺进行零偏标定;Kalman滤波法则必须首先建立准确的数学模型和状态方程。轨道计算法所需的条件少,可操作性好,但精度不如Kalman滤波法。通过对陀螺输出进行滤波降噪处理,可较大程度地提高轨道计算法的精度。半球陀螺在某型卫星上的实际运行数据,证实了这两种方法的可行性。     

直流线圈励磁储罐底板漏磁检测分析

用有限元方法对直流线圈励磁漏磁检测技术进行研究,建立了直流线圈励磁磁化结构三维模型,分析了线圈的安匝数对磁化能力的影响,确定了直流线圈励磁时的最佳参数,得出了缺陷漏磁场的法向分量与缺陷几何参量及提离值之间的关系.并在实验室条件下进行实验,对部分有限元分析结果进行验证.实验结果表明,直流线圈励磁方法是一种有效的局部磁化方...     

半球谐振陀螺敏感器传输特性分析

对半球谐振陀螺敏感器电极间的电磁信号传输特性进行了测试和分析,结果表明,敏感器内部驱动电极和读出电极具有较强的信号直接传输现象。这种现象和敏感器内部结构、工艺有关,对半球谐振陀螺控制系统有不利影响。