专利名称：一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种角速率陀螺谐振子的振型测量装置，特别是涉及一种钟形振子式角速率陀螺谐振子的振型测量装置。
背景技术：
陀螺作为敏感载体角运动的惯性器件，是惯性导航、制导与控制系统的核心部件，其中振动陀螺代表一种重要的惯性技术，具有所有的惯性品质。基于哥氏力原理的振动陀螺在惯性技术领域的地位越来越重要，已被人们当作新一代的惯性仪表而受到广泛重视。在科学技术的发展和市场需求的推动下，各种振动陀螺相继出现。申请号为201010215745. 1，发明名称为“钟形振子式角速率陀螺”的专利申请提供了一种钟形振子式角速率陀螺，该钟形振子式角速率陀螺是一种基于哥氏力原理的振动陀螺，其敏感元器件采用熔融石英材料的钟形谐振子。目前，基于该钟形振子式角速率陀螺的振子振型测量是采用以多普勒激光测振仪为基础的测量装置，该测量装置存在结构复杂、不能进行振型动态测量、不适合大规模生产且价格昂贵等缺点。本发明正是基于该钟形振子式角速率陀螺提供了一种振子振型测量装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置结构复杂、不能够进行振型动态测量、不适合大规模生产且价格昂贵等缺陷，提出了一种简单易行的钟形振子式角速率陀螺振子的振型测量装置。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是
一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，该测量装置包括环形电极单元、信号变换单元和信息处理单元；环形电极单元各电极与钟形振子外壁周向各节点构成电容器的两个极板；信号变换单元将上述电容器的电容值转换成电压信号，并将输出连接信息处理单元；信息处理单元负责将钟形振子的各节点振幅变化信号进行融合处理，从而得到钟形振子的振型。与现有技术相比，本发明的有益效果是
I)本发明提供的钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，利用环形电极以及多通道c/ν转换电路，实现了对钟形振子整体振型的检测，设计出的钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置性能优良，精度高，可以动态测量钟形振子的振型。2)在钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置中，均布在钟形振子周围的8个电极探头分别敏感钟形振子的简谐振动；每一个通道需要一个C/ν转换电路将钟形振子的振幅信号对应的电容变化转换为电压信号，因此引入8通道信号转换单元。3)信息处理单元能够实时将信号变换单元输出的电压变化，及时处理为钟形振子的振型变化，从而得到钟形振子振型的整体振型。4)采用高速DSP处理器作为信息处理单元的主处理器，在保证信息融合精度的同时可以满足输出速度的要求。
图1为本发明一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置系统框图；图2为本发明一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置环形电极分布图；图3为本发明一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置的信号变换单元原理图；图4为本发明一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置的信息处理单元原理图。
具体实施方式
本发明的一种钟形振子振型测量装置，环形电极单元各电极与钟形振子外壁周向各节点构成电容器的两个极板；信号变换单元将上述电容器的电容值转换成电压信号，并将输出连接信息处理单元；信息处理单元负责将钟形振子的各节点振幅变化信号进行融合处理，从而得到钟形振子的振型。
环形电极单元的作用是均布在钟形振子周围的8个电极分别与其相应钟形振子外壁构成电容器的两个极板。如图1所示，根据平行板电容器工作原理，钟形振子的外壁产生振动使得平行板电容器的电容值发生变化，从而可以利用平行板电容器模型得到相应的电压变化。
振子外壁振动位移为^作人在作稳定的简谐振动时，有
权利要求
1.一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，其特征在于该装置包括环形电极单元、信号变换单元和信息处理单元；环形电极单元各电极与钟形振子外壁周向各节点构成电容器的两个极板；信号变换单元将上述电容器的电容值转换成电压信号，并将输出连接信息处理单元；信息处理单元负责将钟形振子的各节点振幅变化信号进行融合处理，从而得到钟形振子的振型。
2.根据权利要求I所述的钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，其特征在于所述的环形电极单元具有8个圆柱形电容探头。
3.根据权利要求I所述的钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，其特征在于所述的信号变换单元包括8通道C/V转换电路，每个通道的C/V转换电路将电容变化量转换成电压信号，并传输给信息处理单元。
4.根据权利要求I或2所述的钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，其特征在于所述信息处理单元包括12位8通道AD转换器及主控CPU (4-17)；电容变化对应的电压信号4-1经过AD转换器一(4-2)转换后的信号传输至主控CPU (4-17)，电容变化对应的电压信号4-3经过AD转换器二(4-4)转换后的信号传输至主控CPU (4-17),电容变化对应的电压信号4-5经过AD转换器三(4-6)转换后的信号传输至主控CPU (4-17),电容变化对应的电压信号4-7经过AD转换器四(4-8)转换后的信号传输至主控CPU (4-17),电容变化对应的电压信号4-9经过AD转换器五(4-10)转换后的信号传输至主控CPU (4-17)，电容变化对应的电压信号4-11经过AD转换器六(4-12)转换后的信号传输至主控CPU (4-17)，电容变化对应的电压信号4-13经过AD转换器七(4-14)转换后的信号传输至主控CPU(4-17)，电容变化对应的电压信号4-15经过AD转换器八(4-16)转换后的信号传输至主控CPU (4-17)，最后经过CPU (4-17)的融合处理，得到钟形振子的振型。
全文摘要
本发明公开了一种钟形振子式角速率陀螺谐振子振型测量装置，包括环形电极单元、信号变换单元和信息处理单元。钟形振子振动时，由环形电极单元敏感钟形振子周向各对应节点振幅所对应的电容变化。信号变换单元对电容变化信号转换成相应的振幅电压信号输出到信息处理单元，经过信息处理单元对各振幅的融合处理，绘制出钟形振子的振型。本发明的系统结构简单、性能优良、精度高，特别是引入了环形电极单元，在不接触钟形振子的同时，有效地得到钟形振子本身的振型参数。
文档编号G01C19/5677GK102980564SQ20121054700
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者刘洪 , 李擎, 苏中, 付梦印, 邓志红, 刘宁 申请人:北京理工大学, 北京信息科技大学