[實用新型]穩定器

無效

• 申請號: 200620136207.2
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN200982980Y
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 谷榮祥;董紅娟;陳國華
• 申請（專利權）人: 西安中星測控有限公司
• 主分類號: G01P9/00
• 分類號: G01P9/00;G01P15/18;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本實用新型屬于穩定器技術領域，具體涉及一種用于測量空間坐標系中的一個軸的角速率和兩個軸加速度的穩定器，可廣泛用于導彈控制、地質勘測、工業控制、航空飛行器穩定控制、捷聯慣導、汽車自動駕駛及機器人控制等技術領域。

背景技術

目前在上述各行業領域中普遍使用的穩定器，包括角速率陀螺儀和加速度計，其產品絕大部分都是機械式的，如液浮或半液浮，撓性有旋轉馬達的角速率陀螺儀，有質塊的加速度計等。這些老式穩定器在實際應用中存在的突出缺點是體積大、價格昂貴、易損壞、耐沖擊加速度低，壽命短，測量范圍小(老式角速率陀螺最大測量值僅500°/S，加速度計最大測量值僅10g)，頻響低(最多為100Hz)以及多不具備自檢測(self-Test)功能等，即使是當今較先進的光纖或激光穩定器，也是由于其價格昂貴及體積大等原因而很難得到廣泛的應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于對現有技術存在的問題，提供一種結構性能實用合理，操作方便，體積小，重量輕，造價低，應用范圍廣的穩定器。

為實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案是：一種穩定器，其特征在于具有一個測量空間Z軸角速率陀螺儀1和兩個分別用于測量空間X、Y軸加速度計2、3，所述角速率陀螺儀1和所述各加速度計2、3并行輸出至一塊適配轉接線路板4，其中每一個空間軸加速率陀螺儀和每一個加速度計均由采用微機械-電子系統技術的芯片構成的敏感電路M1或M2、信號處理器6、主放大器10以及零偏置控制器7、量程擴展器8和帶寬擴展器9組成，敏感電路M1或M2的輸出端經信號處理器6接至主放大器10的輸入端，零偏置控制器7、量程擴展器8和帶寬擴展器9相并聯，其共同輸出端接至主放大器10的輸入端。

本實用新型具有以下優點：本實用新型所述的穩定器是三軸三自由度固態慣性傳感器的組合，內中的角速率陀螺儀屬于無旋轉馬達的固態角速率傳感器，線加速度計屬于無質塊的傳感器，他們的內部電路工作構件均采用微機械-電子系統MEMS技術的芯片，其制造采用雙極型金屬氧化物半導體BIMOS技術的生產和球形網格排列的載流焊工藝技術，產品具有高可靠性和高封裝堅固性，可準確測量空間坐標系中Z軸的角速率和X、Y軸的線加速度計；三個自由度傳感器中的每一個都具有自檢測功能，能夠實現機內檢測BIT，并且三個自由度均為模擬信號輸出。此外，本實用新型內還設置了零偏置控制器、量程擴展器、帶寬擴展器，使本產品具有零漂置校準、寬的測量范圍和帶寬功能，同時也使之具有寬范圍的工作溫度和體積小、重量輕、啟動快、壽命長及耐沖擊加速度高等特點。

附圖說明

圖1為本發明的總電氣設計原理框圖；

圖2為角速率陀螺儀的設計原理圖；

圖3為加速度計的設計原理圖；

圖4為角速率陀螺儀的一個具體實施例的電路原理圖；

圖5為加速度計的一個具體實施例的電路原理圖；

圖6為角速率陀螺儀或加速度計所用零偏置控制器的設計原理框圖；

圖7為零偏置控制器的電氣線路圖；

圖8為角速率陀螺儀或加速度計所用量程擴展器的設計原理框圖；

圖9為量程擴展器的電氣線路圖；

圖10為角速率陀螺儀或加速度計所用帶寬擴展器的設計原理框圖；

圖11為帶寬擴展器的電氣線路圖。

具體實施方式

參見附圖，本實用新型所述的穩定器的總電氣結構如圖1所示，它包括一個用于測量空間Z軸角速率的角速率陀螺儀1和兩個分別用于測量空間X、Y軸線加速度的加速度計2、3，各角速率陀螺儀1和加速度計2、3的輸出端與一塊適配轉接線路板4的輸入端電纜連接。

本實用新型設計方案中的空間軸角速率陀螺儀的工作原理結構如圖2所示，采用MEMS芯片構成的敏感電路M1、信號處理器6、主放大器10以及零偏置控制器7、量程擴展器8、和帶寬擴展器9相組成，敏感電路M1的輸出端經信號處理器6接至主放大器10的輸入端，零偏置控制器7、量程擴展器8、和帶寬擴展器9相并聯，其共同輸出端接至主放大器10的輸入端。該穩定器中的角速率陀螺儀的敏感電路M1由離散控制器MM1、ST接口電路MM2、敏感器MM3、諧振器MM4和激勵器MM5組成，離散控制器MM1和激勵器MM5的輸出端分別通過ST接口電路MM2和諧振器MM4接至敏感器MM3的輸入端，敏感器MM3的輸出端與信號處理器6的輸入端聯接。