專利名稱：動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，是用于遙測、控制的力學傳感器。它是由電動機，壓電角速率傳感器、旋轉結構件、導電滑環、信號處理電路組成。
壓電角速率陀螺問世已有幾十年，有矩形振梁式、三角振梁式、園管式等類型，是在金屬振子粘接必要的壓電換能器，用以激勵振子振動和讀出角速率信號，配備相應的電子線路，這些陀螺都存在有零位溫度性能差的缺點，零位漂移大，重復性差。為了克服這些缺點，日本特許公報(B2)公開昭60-239614中公開的“振動型角速度檢測器”，以非應動軸為中心，反向180°旋轉振動型角速度檢測器，通過反向旋轉獲得逆向的角速度檢測信號，利用相反方向上的兩個角速度檢測信號除去偏差。這種方式雖有助于提高零位穩定性，但有嚴重的不足。一是這種傳感器如果轉動部分速率高了，零位波動大，輸出噪音大大增加，嚴重的影響傳感器的分辨率和靈敏度，電機磨損也大，失去了壓電陀螺長壽命的特點，如果轉速低了，傳感器頻率響應降低，動態性能差。二是這種發明在結構上定位裝置易受干擾，不便小型化。
本發明的目的在于克服壓電陀螺零位溫度性能穩定性差的缺點，并保持壓電陀螺現有的優點，使壓電陀螺在動態條件下可以自動消除由于溫度及其它原因引起的零位誤差，保持具有高的分辨率、靈敏度和長壽命特點。
本發明動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，它由電動機1、回轉壓電角速率傳感器6、回轉結構件5、導點滑環2、信號處理電路20組成，特點是有一個固定結構件4，在其上部(或下部)、右側(或左側)安裝有2個成正交方向的固定壓點角速率傳感器3和6，在回轉結構件5和固定結構件4正交的A、B、C、D點裝有一套霍爾磁傳感電路8?；剞D角速率傳感器6和固定角速率傳感器3、7采用三個相同的矩形振梁式壓電角速率傳感器。
按本發明設計制造的動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，可以有效地將壓電角速率陀螺在動態條件下產生的零位誤差自動消除掉，不受工作時間的限制，均使壓電角速率陀螺始終保持在一個額定的誤差范圍內，在全溫度范圍(-50°～+65°)，長時間工作可以保持零位誤差在全量程的0.1%～0.05%范圍以內，又提高了壓電角速率陀螺的零位精度。
本發明有如下附圖
圖1為動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺的外形圖;
圖2為動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺的電路原理圖。
下面參照附圖對本發明作進一步的說明。圖1為本發明實施例的外形圖，圖2為本發明實施例的電路原理圖。由電動機1、導電滑環2、固定壓點角速率傳感器3，7、固定結構件4、回轉結構件5、回轉壓點角速率傳感器6、霍爾磁傳感電路8和信號處理電路20組成。電動機1采用低速直流電動機，它的轉動軸穿過固定件4與回轉結構件5的中心固定連接，回轉結構件5為圓筒形，沿回轉結構件5的直徑方向固定安裝回轉壓點角速率傳感器6，使其驅動軸與電動機轉動軸垂直，由電動機1帶動回轉結構件5及回轉壓點角速率傳感器6沿一個方向不停的旋轉，由導電滑環2供給電源，并由這組導電滑環取出角速率信號V，固定結構件為方形，固定壓電角速率傳感器3固定安裝在其上部，構成Y軸角速率傳感器，輸出信號VY，固定壓電角速率傳感器7固定安裝在其右側，構成X軸壓電角速率傳感器，輸出信號VX，回轉壓電角速率傳感器6和固定壓電角速率傳感器3、7采用三個相同的矩形振梁式壓電角速率傳感器。在回轉結構件5和固定結構件4上構成正交的點A(0°)、B(90°)、C(180°)、D(270°)處安裝一套霍爾磁傳感電路8，電動機帶動回轉壓電角速率傳感器6旋轉時，從導電滑環2取出VM，旋轉經過A、B、C、D各點的角位置，霍爾磁傳感電路分別輸出脈沖信號VA、VB、VC、VD，固定壓電角速率傳感器3、7分別輸出VY、VX，這些信號送到輸出處理器20進行運算。
輸出處理器20如圖2所示，它由機算機21、運算放大器21、22、28、31、低通濾波器24～27組成。VM、VA、VB、VC、VD輸入給計算機，由于VA、VB、VC、VD信號控制，分別得到A、B、C、D點的VMA、VMB、VMC、VMD從計算機輸出，VMA、VMC送入運算放大器22，VMB、VMD送入運算放大器23作減法運算分別得到VMAC、VMBD輸出下式運算VMA-VMC＝VMACVMB-VMD＝VMBD得到的VMAC、VMBD是沒有零位誤差的角速率信號，這種信號的頻率響應不宜做得太高，利用一個在非敏感方向回轉的壓點角速率傳感器，在相反的敏感軸向上，零位電壓的極性相同大小一樣，而角速率信號極性相反的特點，由于壓電角速率傳感器零位誤差是一個緩慢變化的信號，VMAC和VX，VMBD和VY各是同一軸向的信號，將VX、VY、VMAC、VMBD信號各同過一樣的低通濾波器27、26、24和25進行低通濾波，分別得到VX、VY、VMAC、VMBD，經運算放大器28～31按下式作減法運算VWX＝2VX-(2VX-VMAC)VWY＝2VY-(2VY-VMBC)從運算放大器31輸出沒有零位誤差的X軸的角速率信號VWX，從運算放大器30輸出沒有零位誤差的Y軸的角速率信號VWY。
權利要求
1.動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，有電動機(1)、回轉壓電角速率傳感器(6)、回轉結構件(5)、導電滑環(2)和信號處理電路(20)，其特征在于有一個固定結構件(4)，在其上部(或下部)、右側(或左側)安裝有2個成正交方向的固定壓電角速率傳感器(3)和(7)，在回轉結構件(5)和固定結構件(4)上正交的A、B、C、D點裝有一套霍爾磁傳感電路(8)。
2.按權利要求1所述的動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，其特征在于回轉壓電角速率傳感器(6)和固定壓電角速率傳感器(3)、(7)采用三個相同的矩形振梁式壓電角速率傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種動基座自校零壓電角速率雙軸陀螺，是適用于遙測、控制的力學傳感器。有電動機、回轉壓電角速率傳感器、回轉結構件、導點滑環、信號處理電路，在固定結構件上正交方向裝有2個固定壓電角速率傳感器，回轉結構件和固定結構件上正交的4點有一套霍爾磁傳感電路，有效地將壓電角速率陀螺在動態條件下的零位誤差自動消除，提高其零位精度。
文檔編號G01C19/42GK1082189SQ9311098
公開日1994年2月16日 申請日期1993年4月26日 優先權日1993年4月26日
發明者卿榮康, 羅進忠, 龐天德, 閻文華, 徐旃龍, 李卯晨, 鄧清平 申請人:重慶神速技術經濟開發公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
