CN104142150A - 一体化的小型激光陀螺惯性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,包括机箱、盖板和本体组件,本体组件安装在机箱中,并通过盖板密封,本体组件包括本体座、三个激光陀螺仪、三个石英加速度计、功能电路板和减振器,本体座为六面体结构,靠近六面体结构的一侧开有多个腔体,其中腔体a、腔体b、腔体c中分别安装三个激光陀螺仪,腔体d中安装三个石英加速度计,靠近六面体结构的另一侧开有腔体e,用于安装加速度计电路板、温控电路板、计算机电路板和信号转接电路板,电源电路板则安装在本体座六面体结构的一个侧壁上,减振器安装在本体座六面体结构的八个顶点位置,该测量装置整体布局紧凑、合理,型式新颖、体积小、重量轻、具有良好的隔振防冲性能。
Description
技术领域
本发明涉及一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,属于惯性导航技术领域。
背景技术
惯性测量装置(简称“惯组”)是惯性导航系统的核心部件,它的性能决定了惯性导航系统的整体性能,广泛应用于火箭、导弹、航空器、舰船以及石油钻探测量等军用、民用系统中。
一般使用的惯组包括本体、功能电路板和机箱等。本体上包含陀螺仪和加速度计等敏感器件,本体安装于机箱中,对于不同精度等级的惯组本体,陀螺的精度要求不一样,体积差异也较大。此外,机箱内还会配置一系列功能电路板,如计算机板、V/F变换板、温控板及电源板等。功能电路板与本体之间通过内部电缆进行连接组成一个惯组系统,该系统的体积通常庞大,占用空间大,质量重。
目前,军用、民用系统对惯组的技术性能要求越来越苛刻,尤其是要求其体积、重量越来越小。因此,一体化、小型化、微型化的惯组设计需求成为必然。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,该测量装置整体布局紧凑、合理,型式新颖、体积小、重量轻、具有良好的隔振防冲性能,且方便维修,具有较强的实用性。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,包括机箱、盖板和本体组件三部分,本体组件安装在机箱中,并通过盖板密封,其中本体组件包括本体座、三个激光陀螺仪、三个石英加速度计、功能电路板和减振器,其中功能电路板包括加速度计电路板、温控电路板、计算机电路板、信号转接电路板和电源电路板,所述本体座为六面体结构,靠近所述六面体结构的一侧开有多个腔体,其中腔体a、腔体b、腔体c中分别安装三个激光陀螺仪,腔体d中安装三个石英加速度计,靠近所述六面体结构的另一侧开有腔体e,用于安装加速度计电路板、温控电路板、计算机电路板和信号转接电路板,电源电路板则安装在本体座六面体结构的一个侧壁上,减振器安装在本体座六面体结构的八个顶点位置。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,本体座的腔体e的侧壁面e1上安装信号转接电路板,与侧壁面e1相邻并垂直的两个侧壁面e2、e3上设有三对导轨槽,用于分别安装加速度计电路板、温控电路板和计算机电路板。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,加速度计电路板、温控电路板和计算机电路板均包括印制板、压板、楔形锁紧装置和插头,其中压板和楔形锁紧装置通过铆钉分别铆装在印制板两面,插头焊接在与楔形锁紧装置同侧的印制板表面。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,加速度计电路板、温控电路板和计算机电路板通过楔形锁紧装置插入到本体座腔体e的导轨槽中,并通过插头与信号转接电路板对接,对接到位后,通过楔形锁紧装置将加速度计电路板、温控电路板和计算机电路板锁紧在本体座腔体e的导轨槽中,压板固定连接在腔体e的两个侧壁面e2、e3上。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,本体座的腔体a、腔体b、腔体c安装底面上对称设置凸台,三个激光陀螺仪固定在所述凸台上,保证激光陀螺仪的位置精度。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,凸台为四个,高度为0.5-1.5mm。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,安装在本体座六面体结构八个顶点位置的减振器的对称中心与本体组件的质心重合。
在上述一体化的小型激光陀螺惯性测量装置中,三个激光陀螺仪与三个加速度计均正交安装在本体座的腔体中。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)、本发明采用一体化集成设计方法,巧妙设计惯性测量装置的本体座结构,将惯性测量装置的包括功能电路板在内的全部功能组件集成到本体座中,使得惯性测量装置整体布局紧凑、合理,形式新颖、体积小、重量轻;
(2)、本发明对本体组件采用了八点对称减振方案,使本体座六面体结构八个顶点位置的减振器的对称中心与本体组件的质心重合,利于消除振动耦合,具有优异的隔振防冲性能;
(3)、本发明采用模块化设计思想,将功能电路板通过插接的方式安装在本体座内部,保证主要功能电路板的互换性高,方便维修,具有较强的实用性。
附图说明
图1为本发明小型激光陀螺惯性测量装置整机结构图(局部剖视);
图2a为本发明惯性测量装置本体组件结构图1;
图2b为本发明惯性测量装置本体组件结构图2;
图3为本发明惯性测量装置功能电路板结构图;
图4a为本发明惯性测量装置本体座结构图1;
图4b为本发明惯性测量装置本体座结构图2;
图4c为本发明惯性测量装置本体座结构图3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
如图1所示为本发明小型激光陀螺惯性测量装置整机结构图(局部剖视);由图可知本发明小型激光陀螺惯性测量装置包括机箱1、对外电连接器2、盖板3和本体组件4四部分,其中本体组件4安装在机箱1中,并通过盖板3密封。机箱1主要起安装和保护本体组件4的作用,其前端有两个外部电连接器2,用于整机的供电及通讯。
如图2a所示为本发明惯性测量装置本体组件结构图1,图2b所示为本发明惯性测量装置本体组件结构图2,图2a与图2b为不同角度的图示,由图可知本体组件4包括本体座5、三个激光陀螺仪13、三个石英加速度计12、功能电路板和减振器11,其中功能电路板包括加速度计电路板6、温控电路板7、计算机电路板8、信号转接电路板9和电源电路板10。
本发明使用一体化集成设计方法,将各功能电路板集成安装在本体座5上,保证本体组件4结构布置紧凑,电气连接路径最短。除电源电路板10、信号转接电路板9外,其余主要功能电路板被设计成具有统一安装紧固方式的插板结构,便于更换维修。
如图4a所示为本发明惯性测量装置本体座结构图1;图4b为本发明惯性测量装置本体座结构图2,图4a与图4b为不同角度的图示,由图4c、图2b可知本体座5为六面体结构,靠近六面体结构的一侧开有多个腔体,本实施例中为五个腔体,其中腔体a、腔体b、腔体c中分别安装三个激光陀螺仪13,且三个激光陀螺仪13正交安装。腔体d中安装三个石英加速度计12,三个石英加速度计12也正交安装。
如图4a、图2a所示,靠近六面体结构的另一侧开有腔体e,用于安装加速度计电路板6、温控电路板7、计算机电路板8和信号转接电路板9,电源电路板10通过螺钉安装在本体座5六面体结构的一个侧壁面上,减振器11通过螺钉安装在本体座5六面体结构的八个顶点位置。实现八点对称减振。
如图3所示为本发明惯性测量装置功能电路板结构图,由图可知加速度计电路板6、温控电路板7和计算机电路板8均包括印制板14、压板15、楔形锁紧装置16和插头17,其中压板15和楔形锁紧装置16通过铆钉分别铆装在印制板14两面,插头17焊接在与楔形锁紧装置16同侧的印制板14表面。
如图4a所示,本体座5的腔体e的侧壁面e1上安装信号转接电路板9,与侧壁面e1相邻并垂直的两外两个侧壁面e2、e3上平行设有三对导轨槽,用于分别安装加速度计电路板6、温控电路板7和计算机电路板8。加速度计电路板6、温控电路板7和计算机电路板8通过楔形锁紧装置16插入到本体座5腔体e的导轨槽中,并通过插头17与信号转接电路板9对接,对接到位后,通过楔形锁紧装置16将加速度计电路板6、温控电路板7和计算机电路板8锁紧在本体座5腔体e的导轨槽中,压板15固定连接在腔体e的两个侧壁面e2、e3上。
如图4b所示,本体座5的腔体a、腔体b、腔体c安装底面上设置凸台18,三个激光陀螺仪13放置在该凸台18上,保证激光陀螺仪的位置精度,凸台18高度为0.5-1.5mm。本实施例中每个底面上凸台18高度为1mm,凸台18可以为四个。
本发明采用了关于本体组件4中心惯性主轴的八点对称布局减振器11的方法,即在六面体形式的本体座八个顶点位置安装橡胶减振器,同时利用三维建模软件(例如Pro/e),获得本体组件4的中心惯量主轴的位置,结合配重技术,控制其惯性中心位置和八个减振器的中心重合度,使得安装在本体座5六面体结构八个顶点位置的减振器11的对称中心与本体组件4的质心重合,消除其线振动和角振动的耦合关系,获得理想的减振效果。
本发明提供的一体化、小型化的激光陀螺惯性测量装置,可应用于军用和民用导航领域。
以上所述,仅为本发明最佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:包括机箱(1)、盖板(3)和本体组件(4)三部分,本体组件(4)安装在机箱(1)中,并通过盖板(3)密封,其中本体组件(4)包括本体座(5)、三个激光陀螺仪(13)、三个石英加速度计(12)、功能电路板和减振器(11),其中功能电路板包括加速度计电路板(6)、温控电路板(7)、计算机电路板(8)、信号转接电路板(9)和电源电路板(10),所述本体座(5)为六面体结构,靠近所述六面体结构的一侧开有多个腔体,其中腔体a、腔体b、腔体c中分别安装三个激光陀螺仪(13),腔体d中安装三个石英加速度计(12),靠近所述六面体结构的另一侧开有腔体e,用于安装加速度计电路板(6)、温控电路板(7)、计算机电路板(8)和信号转接电路板(9),电源电路板(10)则安装在本体座(5)六面体结构的一个侧壁上,减振器(11)安装在本体座(5)六面体结构的八个顶点位置。
2.根据权利要求1所述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述本体座(5)的腔体e的侧壁面e1上安装信号转接电路板(9),与侧壁面e1相邻并垂直的两个侧壁面e2、e3上设有三对导轨槽,用于分别安装加速度计电路板(6)、温控电路板(7)和计算机电路板(8)。
3.据权利要求1或2所述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述加速度计电路板(6)、温控电路板(7)和计算机电路板(8)均包括印制板(14)、压板(15)、楔形锁紧装置(16)和插头(17),其中压板(15)和楔形锁紧装置(16)通过铆钉分别铆装在印制板(14)两面,插头(17)焊接在与楔形锁紧装置(16)同侧的印制板(14)表面。
4.根据权利要求3所述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述加速度计电路板(6)、温控电路板(7)和计算机电路板(8)通过楔形锁紧装置(16)插入到本体座(5)腔体e的导轨槽中,并通过插头(17)与信号转接电路板(9)对接,对接到位后,通过楔形锁紧装置(16)将加速度计电路板(6)、温控电路板(7)和计算机电路板(8)锁紧在本体座(5)腔体e的导轨槽中,压板(15)固定连接在腔体e的两个侧壁面e2、e3上。
5.根据权利要求1述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述本体座(5)的腔体a、腔体b、腔体c安装底面上设置凸台(18),三个激光陀螺仪(13)固定在所述凸台(22)上,保证激光陀螺仪的位置精度。
6.根据权利要求5述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述凸台(18)高度为0.5-1.5mm。
7.根据权利要求1述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述安装在本体座(5)六面体结构八个顶点位置的减振器(11)的对称中心与本体组件(4)的质心重合。
8.根据权利要求1-7所述的一体化的小型激光陀螺惯性测量装置,其特征在于:所述三个激光陀螺仪(13)与三个加速度计(12)均正交安装在本体座(5)的腔体中。
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