[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

一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路及其檢測方法，采用全數字化設計，將現有的陀螺模擬控制中除陀螺敏感器件、數模/模數轉換外的所有模擬控制電路替代為可編程的數字電路，使用數字解調與控制的方式進行頻率跟蹤、X路信號幅度控制、Y路信號幅度解調的設計與實現，提高了系統精度，避免了模擬電路中器件的漂移帶來的誤差，數字控制環路受溫度、磁場等影響小，提高了系統的抗干擾能力，簡化了陀螺頻差與耗散角檢測電路，設計成本低，設計周期短，易維護調試。

技術領域

本發明涉及一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路及其檢測方法。

背景技術

現有的固體振動陀螺主要采用全模擬或半數字化方式的頻差與耗散角檢測電路，其電路通過復雜的模擬器件對固體振動陀螺諧振子進行信號讀取、調理、解調、反饋控制以及頻差與耗散角檢測。使用模擬或半數字化方式對固體振動陀螺進行頻差與耗散角檢測有以下不足：

一、檢測精度低：由于固體振動陀螺控制方式復雜，采用模擬方式進行解調控制以及頻差與耗散角檢測時需要使用數量眾多的模擬器件，而每個模擬器件都會引入噪聲，從而使得系統噪聲較大。

二、溫度適應性差：使用模擬方式對諧振子進行信號解調與控制以及頻差與耗散角檢測，由于每個模擬器件都會受到溫度的影響，使得控制效果在不同的溫度下不一致，容易使系統產生較大的溫度漂移。

三、抗干擾能力差：模擬器件易受到除溫度外的各種因素的影響，如電場、磁場等，且模擬電路中易產生模擬信號的串擾，使陀螺檢測結果受到影響。

四、調試維護困難：模擬系統通過調節電阻電容值調整系統關鍵參數值，此種調節方式不能覆蓋所有參數值，給調試維護帶來難度。

五、設計復雜、周期長且靈活性差：用模擬器件來實現陀螺信號的解調與反饋控制以及頻差與耗散角檢測，電路設計較為復雜，且電路功能及性能驗證需要制作實際電路才能進行驗證，導致設計周期長，若需改變系統結構則需重新對電路進行設計制作及驗證，靈活性差。

發明內容

本發明提供一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路及其檢測方法，能夠有效地提高陀螺的控制精度、檢測精度及其穩定性，并且溫度環境的變化對數字檢測電路的精度影響小，電路抗干擾能力強，尤其適用于固體振動陀螺。

為了達到上述目的，本發明提供一種固體振動陀螺頻差與耗散角檢測電路，包含：

陀螺表頭，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，其連接陀螺表頭，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，其連接切換電路，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，其連接信號檢測電路，將電壓模擬信號轉換為數字信號；

頻率跟蹤電路，其連接模數轉換電路，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，其連接模數轉換電路和頻率跟蹤電路，得到X路信號幅度控制信號和X路信號幅度解調信號；

Y路信號幅度解調電路，其連接模數轉換電路和頻率跟蹤電路，得到Y路信號幅度解調信號；

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

驅動電路，其連接數模轉換電路和切換電路，得到陀螺表頭驅動信號。

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