[發明專利]MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀組合測量方法

有效

• 申請號: 201710179911.9
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106840155B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李醒飛;吳騰飛;紀越;周新力
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明涉及一種基于MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的組合測量的方法，為提出角速度傳感器與高精度陀螺儀組合測量的方法，能夠有效的降低MHD角速度傳感器的低頻誤差與噪聲水平，使擴展后傳感器的工作帶寬達到0?1KHz，保證融合后輸出增益不隨頻率變化。為此，本發明采用的技術方案是，MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀組合測量方法，包括的步驟有：傳感器模型的建立、標度因數的統一、FIR低通濾波器處理、“相位補償高通濾波器”處理；具體地：所述傳感器模型的建立是分別計算MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的幅頻響應，得到相應的傳遞函數。本發明主要應用于組合測量場合。

技術領域

本發明涉及一種基于MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的組合測量的方法,屬于測試測量技術領域。具體講,涉及基于MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的組合測量的方法。

背景技術

MHD角速度傳感器是一種基于電磁感應原理的(Magneto hydrodynamics，簡稱MHD)傳感器，具有耐沖擊能力強、體積小、質量輕、響應快、可靠性高的優點，滿足低噪聲千赫茲帶寬的測量要求，可應用于深空激光通訊、高分辨率遙感衛星對地觀測、太空望遠鏡等。

MHD角速度傳感器主要由敏感元件和檢測電路兩部分組成。流體環內充滿導電流體，與流體接觸的內外壁導電。當外界有角速度沿敏感軸方向輸入時，由于導電流體的慣性作用，導電流體與流體環產生相對角位移，導電流體切割磁感線，產生電動勢，電動勢經過檢測電路處理得到表征角速度的傳感器整機輸出電壓信號。

受到液體粘滯力與電磁力的影響，MHD角速度傳感器會出現低頻幅值衰減與低頻相位誤差。為了改善低頻性能，采用傳統的方法，如改變MHD角速度傳感器機械結構、設計電路補償以及數字濾波均能在一定程度上改善傳感器的低頻性能，但不能從根本上解決低頻幅值衰減與低頻相位誤差，無法響應直流信號。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在提出角速度傳感器與高精度陀螺儀組合測量的方法，能夠有效的降低MHD角速度傳感器的低頻誤差與噪聲水平，使擴展后傳感器的工作帶寬達到0-1KHz，保證融合后輸出增益不隨頻率變化。為此，本發明采用的技術方案是，MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀組合測量方法，包括的步驟有：傳感器模型的建立、標度因數的統一、FIR低通濾波器處理、“相位補償高通濾波器”處理；具體地：

所述傳感器模型的建立是分別計算MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的幅頻響應，得到相應的傳遞函數；

所述標度因數的統一是將高精度陀螺儀的標度與MHD角速度傳感器的標度因數化為一致；

所述FIR低通濾波器處理是對標度因數經過統一的高精度陀螺儀進行FIR低通濾波器處理，實現對高精度陀螺儀無用高頻信號的濾除，實現噪聲水平的降低；

所述“相位補償高通濾波器”處理是根據MHD角速度傳感器與高精度陀螺儀的模型，設計相應的“相位補償高通濾波器”，對MHD角速度傳感器進行濾波處理，改變其傳遞函數的零點與極點，將處理后的輸出與高精度陀螺儀輸出相加，得到幅值與相位在全頻帶保持一致的輸出。

其中，所述標度因數的統一是改變高精度陀螺儀的標度因數與MHD角速度傳感器的標度因數保持一致。

其中，所述FIR低通濾波器滿足截止頻率大于高精度陀螺儀截止頻率的要求，避免FIR低通濾波器改變高精度陀螺儀幅頻與相頻響應。

MHD角速度傳感器的復頻域模型表示為：

G(s)＝G₁(s)G₂(s)G₃(s)G₄(s) (1)

G₁(s)表示表頭部分模型則：