擺式陀螺尋北儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種擺式陀螺尋北儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 擺式陀螺尋北儀是廣泛應(yīng)用于民用和軍用的高精度尋北儀器，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè) 內(nèi)裝陀螺馬達(dá)的陀螺房，該陀螺房由一根恒彈性的金屬懸?guī)ё杂蓱覓?。陀螺馬達(dá)的轉(zhuǎn)子軸 又稱H軸，呈水平狀態(tài)，且具有自動(dòng)趨近當(dāng)?shù)刈游缑娴哪芰?。擺式陀螺尋北儀一般通過(guò)速 度阻尼使陀螺馬達(dá)的H軸快速收斂至子午面完成尋北測(cè)量，當(dāng)H軸接近子午面時(shí)陀螺房的 擺動(dòng)速度極低，為了獲得該擺速并使跟蹤臺(tái)體完成對(duì)陀螺房的低速跟蹤，通常采用"伺服電 機(jī)-測(cè)速電機(jī)"的組合及一個(gè)機(jī)械減速器驅(qū)動(dòng)跟蹤臺(tái)體完成跟蹤，利用測(cè)速電機(jī)測(cè)得的擺動(dòng) 速度信號(hào)經(jīng)處理后作為速度阻尼信號(hào)施加到力矩器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺房的阻尼。
[0003] 由于測(cè)速電機(jī)存在測(cè)速死區(qū)，在極低的轉(zhuǎn)速下不能輸出線性、平滑且具有足夠信 噪比的擺動(dòng)速度信號(hào)，為此必須將陀螺房的擺動(dòng)速度放大數(shù)十萬(wàn)倍至數(shù)百萬(wàn)倍。一般采用 機(jī)械減速器對(duì)擺動(dòng)速度進(jìn)行機(jī)械放大，但是由于機(jī)械減速器存在傳動(dòng)空回、干摩擦以及齒 輪變形等干擾因素，使得測(cè)速電機(jī)的線性度和信噪比并不理想，從而尋北精度不高。另外， 機(jī)械減速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大，導(dǎo)致擺式陀螺尋北儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積 大。此外，使用大速比傳動(dòng)雖然有利于跟蹤臺(tái)體對(duì)陀螺房的極低速跟蹤，但是最大方位跟蹤 速度和最大阻尼信號(hào)會(huì)受到伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小且精度高的擺式陀 螺尋北儀。
[0005] 本實(shí)用新型擺式陀螺尋北儀，包括陀螺房、跟蹤裝置和阻尼裝置，其中跟蹤裝置包 括監(jiān)測(cè)所述陀螺房擺動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置、與所述監(jiān)測(cè)裝置電連接的力矩電機(jī)、與所述力矩電機(jī) 的動(dòng)力輸出端連接的跟蹤臺(tái)體、以及設(shè)置在跟蹤臺(tái)體上方的經(jīng)煒儀電子度盤，所述經(jīng)煒儀 電子度盤根據(jù)跟蹤臺(tái)體的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出數(shù)字方位角信號(hào)；所述阻尼裝置包括處理器、與所述處 理器電連接的力矩器、以及阻尼開(kāi)關(guān)；其中，所述處理器與所述經(jīng)煒儀電子度盤電連接，將 所述數(shù)字方位角信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流測(cè)速信號(hào)輸出；所述力矩器，基于接收到的直流測(cè)速信號(hào)， 得到施加到陀螺房的速度阻尼信號(hào)，使陀螺房?jī)?nèi)的陀螺馬達(dá)收斂到當(dāng)?shù)刈游缑妫瓿勺枘?尋北。
[0006] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)省去了機(jī)械減速機(jī)、伺服電機(jī)和測(cè)速電機(jī)等裝置，使 得擺式陀螺尋北儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小。本實(shí)用新型采用力矩電機(jī)替代機(jī)械減速機(jī)和 伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤臺(tái)體的驅(qū)動(dòng)，不存在傳動(dòng)空回、干摩擦和齒輪變形等干擾因素，提高了 尋北精度。另外本實(shí)用新型采用經(jīng)煒儀電子度盤替代測(cè)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤臺(tái)體的轉(zhuǎn)速測(cè) 量，更適合測(cè)量跟蹤臺(tái)體的極低轉(zhuǎn)速，而且轉(zhuǎn)速越低，測(cè)量的誤差越小，進(jìn)一步提高了尋北 精度。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是本實(shí)用新型擺式陀螺尋北儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖2是本實(shí)用新型擺式陀螺尋北儀中陀螺房的擺動(dòng)相平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0010] 如圖1、2所示，本實(shí)用新型擺式陀螺尋北儀包括陀螺房1、跟蹤裝置和阻尼裝置。 其中陀螺房1內(nèi)設(shè)置有陀螺馬達(dá)，陀螺馬達(dá)的H軸具有自動(dòng)趨近當(dāng)?shù)刈游缑娴哪芰Α８?裝置用于跟蹤陀螺房1的擺動(dòng)，阻尼裝置用于對(duì)陀螺房1進(jìn)行速度阻尼，使其快速衰減，收 斂至當(dāng)?shù)刈游缑妗?br>[0011] 所述跟蹤裝置包括反光鏡21、光電傳感器22、力矩電機(jī)25、跟蹤臺(tái)體26和經(jīng)煒儀 電子度盤31，其中反光鏡21、光電傳感器22構(gòu)成本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)陀螺房的擺 動(dòng)。
[0012] 由于陀螺房1與懸?guī)?2之間設(shè)置有懸掛柱11，懸掛柱11與陀螺房1固定連接，反 光鏡21與懸掛柱11固定連接，從而陀螺房1擺動(dòng)，反光鏡21隨之?dāng)[動(dòng)。光電傳感器22與 反光鏡21對(duì)置，可根據(jù)反光鏡21的反射信號(hào)得到陀螺房1的擺動(dòng)信號(hào)。光電傳感器22與 力矩電機(jī)25電連接，光電傳感器22發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器23的放大和校正器24的矯正 后傳輸給力矩電機(jī)25,力矩電機(jī)25的動(dòng)力輸出端與跟蹤臺(tái)體26驅(qū)動(dòng)連接，力矩電機(jī)25根 據(jù)接收到的信號(hào)驅(qū)動(dòng)跟蹤臺(tái)體26轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了跟蹤臺(tái)體26對(duì)陀螺房1的跟蹤，經(jīng)煒儀 電子度盤31設(shè)置在跟蹤臺(tái)體的上方，與跟蹤臺(tái)體固定連接。隨著跟蹤臺(tái)體26的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)煒 儀電子度盤31輸出數(shù)字方位角信號(hào)。
[0013] 所述阻尼裝置包括處理器、力矩器35以及控制阻尼裝置是否對(duì)陀螺房1進(jìn)行速度 阻尼的阻尼開(kāi)關(guān)34。
[0014] 其中所述處理器與所述經(jīng)煒儀電子度盤31電連接，包括數(shù)字微分處理器32和D/ A變換器33。數(shù)字微分處理器32對(duì)所述數(shù)字方位角信號(hào)進(jìn)行微分處理后得到跟蹤臺(tái)體26 的數(shù)字方位轉(zhuǎn)速信號(hào)，再經(jīng)D/A變換器33得到所述直流測(cè)速信號(hào)。所述力矩器35與所述 處理器電連接，將接收到的直流測(cè)速信號(hào)作為速度阻尼信號(hào)施加到陀螺房1，使陀螺房1內(nèi) 的陀螺馬達(dá)收斂到當(dāng)?shù)刈游缑妫瓿勺枘釋け薄?br>[0015] 本實(shí)用新型采用力矩電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)擺式陀螺尋北儀中的機(jī)械減速器和伺服電機(jī) 來(lái)驅(qū)動(dòng)跟蹤臺(tái)體26轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤臺(tái)體26對(duì)陀螺房1的跟蹤，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，并且很大程 度的降低了制造成本，縮小了儀器尺寸。由于替換了機(jī)械減速器，所以不存在傳動(dòng)空回、干 摩擦和齒輪變形等干擾因素，提高了尋北精度；并且力矩電機(jī)可對(duì)跟蹤臺(tái)體26實(shí)現(xiàn)低速平 穩(wěn)的控制。
[0016] 采用經(jīng)煒儀電子度盤31測(cè)量跟蹤臺(tái)體26轉(zhuǎn)速：假設(shè)經(jīng)煒儀電子度盤31的最小讀 取角度為Λ α，且兩個(gè)相鄰最小讀取角度的讀取時(shí)間間隔為At，在兩次讀取之間的填充 脈沖個(gè)數(shù)為N，則可根據(jù)公式? = 推導(dǎo)出跟蹤臺(tái)體26轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω。
[0017] 在傳統(tǒng)的擺式陀螺尋北儀中，由于在測(cè)速電機(jī)之前還有機(jī)械減速器，機(jī)械減速器 的機(jī)械放大使得線性度和信噪比并非理想，所以由測(cè)速