半球諧振陀螺誤差分析與測試方法設(shè)計(jì).pdf

1、半球諧振陀螺(HemisphericalResonatorGyro)，是一種極具發(fā)展前景的新型高精度陀螺，是航空和航天飛行器捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中最有前景的敏感器件，是未來高精度、長壽命陀螺的發(fā)展方向。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和較高的技術(shù)指標(biāo)決定了其可在兵器、航空、航天等多種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在環(huán)境衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、空間站、月球探測、太空天文望遠(yuǎn)鏡和深空探測等空間應(yīng)用中，它無疑是最佳的選擇，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　首先，本文分析了半球諧振陀螺的結(jié)

2、構(gòu)與優(yōu)勢，介紹了其在空間任務(wù)中的應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和不足，確立了本文的研究方向。然后討論了半球諧振陀螺儀的基本理論，在基希霍夫-李雅夫假設(shè)下利用布勃諾夫-加廖爾金法推導(dǎo)了半球諧振子的環(huán)形模型運(yùn)動(dòng)方程，介紹了諧振子品質(zhì)因數(shù)的概念，推導(dǎo)了諧振子環(huán)形模型位置激勵(lì)和信息采集系統(tǒng)工作原理，分析了半球諧振陀螺的誤差源，為進(jìn)一步的工作打下基礎(chǔ)。
　　其次，本文介紹了半導(dǎo)體器件的噪聲源特性和Allan方差概念，在此基礎(chǔ)上針對半球諧振

3、陀螺儀的隨機(jī)噪聲特性分別設(shè)計(jì)了不同陀螺同頻率采樣、同一陀螺變頻率采樣和24位置擬合等實(shí)驗(yàn)，根據(jù)Allan方差和數(shù)字信號處理的相關(guān)理論識(shí)，分析了國產(chǎn)半球諧振陀螺的各項(xiàng)指標(biāo)與性能，總結(jié)了其存在的不足，并利用Allan方差法將國產(chǎn)新老型號半球諧振陀螺進(jìn)行了對比，得出了國產(chǎn)半球諧振陀螺精度雖有較大提高但爆裂噪聲仍不可忽視的結(jié)論。然后，結(jié)合諧振子二階振型推導(dǎo)了半球諧振陀螺的激勵(lì)與信號檢測系統(tǒng)工作原理和諧振子質(zhì)量不平衡對振動(dòng)的敏感性，通過MATLA

4、B仿真分析了激勵(lì)電極和拾振電極環(huán)向分布角位置誤差、拾振電極和激勵(lì)電極角位置對準(zhǔn)誤差、組合檢測角位置誤差和諧振子質(zhì)量不平衡對振動(dòng)的敏感性等因素對陀螺的輸出產(chǎn)生的影響。
　　最后，本文研究了半球諧振陀螺誤差辨識(shí)的測試方法與手段，從理論上推導(dǎo)了激勵(lì)與信號檢測系統(tǒng)角位置誤差、諧振子質(zhì)量前三次諧波偏差和重力相關(guān)性漂移的測定原理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，重點(diǎn)進(jìn)行了比力相關(guān)性漂移的測定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明目前國產(chǎn)半球諧振陀螺受比力的影響仍然不可忽視