[發明專利]一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路及其檢測方法

有效

• 申請號: 201811512646.2
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109708664B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 鄭大偉;王偉;成宇翔;趙萬良;應俊
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;劉琰

1.一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路，其特征在于，包含：

陀螺表頭（1），其用于在腹點驅動信號和節點驅動信號的控制下振動產生腹點振動信號和節點振動信號，其中，腹點振動信號表征0°軸上的振動情況，節點振動信號表征45°軸上的振動情況；

切換電路（2），其連接陀螺表頭（1），用于將腹點振動信號和節點振動信號互換，同時將腹點驅動信號和節點驅動信號互換，并在切換前后分別檢測和記錄數據；

信號檢測電路（3），其連接切換電路（2），檢測得到與振動對應的X路信號和Y路信號，其中，X路信號表征振動幅度大的信號，Y路信號表征振動幅度小的信號；

模數轉換電路（4），其連接信號檢測電路（3），將電壓模擬信號轉換為數字信號；

頻率跟蹤電路（5），其連接模數轉換電路（4），所述的頻率跟蹤電路（5）使用數字解調方式對X路信號進行解調，并用數字控制方式使驅動信號的頻率跟蹤X路信號的諧振頻率變化，得到腹點諧振頻率和節點諧振頻率；

X路信號幅度解調與控制電路（6），其連接模數轉換電路（4）和頻率跟蹤電路（5），所述的X路信號幅度解調與控制電路（6）使用數字解調方式對X路信號進行解調，并用數字控制方式保持陀螺振動幅度穩定，得到X路信號幅度控制信號和X路信號幅度解調信號；

Y路信號幅度解調電路（7），其連接模數轉換電路（4）和頻率跟蹤電路（5），所述的Y路信號幅度解調電路（7）使用數字解調方式對Y路信號進行解調，得到Y路信號幅度解調信號；

數模轉換電路（8），其連接X路信號幅度解調與控制電路（6），將X路信號幅度控制信號轉換為模擬信號；

驅動電路（9），其連接數模轉換電路（8）和切換電路（2），得到陀螺表頭驅動信號；

所述的頻率跟蹤電路（5）、X路信號幅度解調與控制電路（6）、Y路信號幅度解調電路（7）都位于同一個FPGA芯片內。

2.一種利用如權利要求1所述的固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路進行固體振動陀螺頻差與耗散角檢測方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟S1、陀螺表頭振動產生腹點振動信號和節點振動信號；

步驟S2、腹點振動信號和節點振動信號進入切換電路；

步驟S3、信號檢測電路檢測得到與腹點振動信號對應的X路信號和與節點振動信號對應的Y路信號；

步驟S4、模數轉換電路將電壓模擬信號轉換為數字信號輸入頻率跟蹤電路、X路信號幅度解調與控制電路和Y路信號幅度解調電路；

步驟S5、頻率跟蹤電路產生與X路信號頻率相同及相位相同或正交的腹點諧振頻率，并將該腹點諧振頻率輸入X路信號幅度解調與控制電路和Y路信號幅度解調電路；

步驟S6、X路信號幅度解調與控制電路得到X路信號幅度控制信號和X路信號幅度解調信號，并將X路信號幅度控制信號輸入數模轉換電路；

步驟S7、Y路信號幅度解調電路得到Y路信號幅度解調信號；

步驟S8、由X路信號幅度解調信號和Y路信號幅度解調信號運算得到耗散角；

步驟S9、數模轉換電路將X路信號幅度控制信號轉換為模擬信號輸入驅動電路；

步驟S10、將驅動電路的輸出作為與X路信號對應驅動信號輸入切換電路；

步驟S11、切換電路產生腹點驅動信號，并將腹點驅動信號輸入陀螺表頭，這樣完成固體振動陀螺的X路信號幅度控制過程；

步驟S12、切換電路將腹點振動信號和節點振動信號互換，同時將腹點驅動信號和節點驅動信號互換，將驅動電路輸出的驅動信號作為節點驅動信號；

步驟S13、信號檢測電路檢測得到與節點振動信號對應的X路信號和與腹點振動信號對應的Y路信號；

步驟S14、模數轉換電路將電壓模擬信號轉換為數字信號輸入頻率跟蹤電路、X路信號幅度解調與控制電路和Y路信號幅度解調電路；

步驟S15、頻率跟蹤電路產生節點諧振頻率，并將其輸入X路信號幅度解調與控制電路和Y路信號幅度解調電路；

步驟S16、由腹點諧振頻率和節點諧振頻率運算得到陀螺頻差；

步驟S17、X路信號幅度解調與控制電路得到X路信號幅度控制信號和X路信號幅度解調信號，并將X路信號幅度控制信號輸入數模轉換電路；

步驟S18、Y路信號幅度解調電路得到Y路信號幅度解調信號；

步驟S19、數模轉換電路將X路信號幅度控制信號轉換為模擬信號輸入驅動電路；

步驟S20、將驅動電路的輸出作為與X路信號對應驅動信號輸入切換電路；

步驟S21、切換電路產生節點驅動信號，并將節點驅動信號輸入陀螺表頭，這樣完成固體振動陀螺的X路信號幅度控制過程。