CN104296774A - 动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置 - Google Patents

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杨涛
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Abstract

本发明涉及动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置，将动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输入带通滤波器，该带通滤波器的中心频率是陀螺仪转速频率同倍频，以将陀螺仪转速频率同倍频至少两倍以上倍数的干扰信号滤除，同时提取并放大陀螺仪转速频率同倍频信号；本发明由开关电容滤波器设计带通滤波器，中心频率精确、稳定，只要控制输入基准方波的频率，保证带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率，就可以实现对陀螺仪转速频率同倍频干扰项的精确测量，而这个干扰项是由动力调谐陀螺仪偏摆量引起的，从而实现对动力调谐陀螺仪偏摆量的精确测量。

Description

动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置
技术领域
本发明属于属于动力调谐陀螺仪的信号测量技术领域，涉及一种动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置。
背景技术
动力调谐陀螺仪是利用刚体绕定点转动动力学原理的角位移传感器，敏感载体在惯性空间的角度变化，转换为电信号输出，由于转动部件质量分布不均匀造成陀螺仪转动的偏摆，电信号中会产生与陀螺仪转动频率相同的交流干扰信号，精确测量陀螺仪转速频率同倍频信号大小，就能精确知道陀螺仪偏摆量的大小，也就知道陀螺仪转动部件质量分布情况，可以作为采取措施改善质量分布不均匀情况的依据。现在一般采用包络观测法测量陀螺仪转速频率同倍频信号，用示波器观测陀螺仪输入至控制电路的交流信号，根据包络线的峰值判断偏摆量的大小。由于包络信号中包含有其他成分，并不能精确测量出偏摆量的大小，只是反应一个大概情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置，将动力调谐陀螺仪解调后的电压信号中的陀螺仪转速频率同倍频干扰项从各种频率的干扰信号中提取出来并放大，以解决现有测量法不能精确测量出偏摆量的大小的问题。
为实现上述目的，本发明的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法的技术方案如下：将动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输入带通滤波器，该带通滤波器的中心频率是陀螺仪转速频率同倍频，以将陀螺仪转速频率同倍频至少两倍以上倍数的干扰信号滤除，同时提取并放大陀螺仪转速频率同倍频信号。
通过控制带通滤波器输入基准方波的频率，来控制带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率。
所述带通滤波器由开关电容滤波器形成。
所述带通滤波器是LTC1068-200型号。
本发明的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量装置包括带通滤波器，该带通滤波器的输入接动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输出端。
所述带通滤波器为四阶带通滤波器，有两个二阶带通滤波器串接构成。
所述带通滤波器是LTC1068-200型号。
所述带通滤波器的中心频率均等于输入基准方波频率的二百分之一。
本发明的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法及装置，将动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输入带通滤波器输入端，以将陀螺仪转速频率同倍频至少两倍以上倍数的干扰信号滤除，同时提取并放大陀螺仪转速频率同倍频信号，由开关电容滤波器设计带通滤波器，中心频率精确、稳定，只要控制输入基准方波的频率，保证带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率，就可以实现对陀螺仪转速频率同倍频干扰项的精确测量，而这个干扰项是由动力调谐陀螺仪偏摆量引起的，从而实现对动力调谐陀螺仪偏摆量的精确测量。
附图说明
图1是带通滤波器实施例的电路图。
具体实施方式
本动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法是利用开关电容滤波器中心频率精确稳定的特点设计动力调谐陀螺仪转速频率同倍频带通滤波器，控制输入基准方波的频率，保证带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率，实现对陀螺仪转速频率同倍频干扰项的提取并放大，达到精确测量动力陀螺仪偏摆量的目的。其关键技术是带通滤波器的设计和串联。
如图1所示，为陀螺仪转速频率同倍频带通滤波器，陀螺仪转速频率同倍频带通滤波器测量电路输入是动力调谐陀螺仪解调后的电压信号，包含陀螺仪转速频率同倍频、二倍频、三倍频等频率的干扰信号，带通滤波器的中心频率是陀螺仪转速频率同倍频，输出信号只包含陀螺仪转速频率同倍频信号，达到提取并放大陀螺仪转速频率同倍频信号的目的。测量电路由开关电容滤波器N1、电阻R1～R12组成，N1为四通道开关电容滤波器LTC1068-200，四个通道编号分别为A、B、C、D，四个通道带通滤波器的中心频率均等于输入基准方波频率的二百分之一，通过控制输入基准方波的频率，保证带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率。由于基准方波的频率可以很准确，所以带通滤波器的中心频率精确、稳定。按图1中电路接法，R1、R2、R3和开关电容滤波器的B通道组成一个二阶带通滤波器，放大倍数为电阻R3和R1的比值，带通滤波器的Q值为电阻R3和R2的比值；R4、R5、R6和开关电容滤波器的通道C组成另一个二阶带通滤波器，参数与通道B的带通滤波器参数完全一致。两个二阶带通滤波器串接，组成一个四阶带通滤波器，用于提取并放大陀螺仪转速倍频率同倍频干扰项，因为陀螺仪为双自由度，X轴和Y轴信号独立，需要分别处理，上诉四阶带通滤波器用于X轴信号的滤波。电阻R7～R12和N1的A通道和D通道组成另一个四阶带通滤波器，用于提取并放大陀螺仪Y轴的转速倍频率同倍频干扰项，接法和参数与X轴的四阶带通滤波器完全一致。
下面给出一个实施来详细说明本动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法和装置。
陀螺仪转速频率同倍频带通滤波器1输入基准方波频率设计为48KHz，各个带通滤波器的中心频率就为240Hz，R1和R2阻值为10KΩ，R3的阻值为49.9KΩ，放大倍数为4.99，Q值为4.99；R4和R5阻值为10KΩ，R6的阻值为61.9KΩ，放大倍数为6.19，Q值为6.19。动力调谐陀螺仪的转动频率为240Hz，电信号Xi、Yi输入该带通滤波器后，输出信号Xo、Yo只包含陀螺仪转速频率同倍频信号。
依上事例设计，即可实现应用开关电容滤波技术测量动力调谐陀螺仪转速频率同倍频干扰项的测量电路，提取并放大了该信号，达到精确测量动力调谐陀螺仪偏摆量的目的。

Claims (8)

1.动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法，其特征在于：将动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输入带通滤波器，该带通滤波器的中心频率是陀螺仪转速频率同倍频，以将陀螺仪转速频率同倍频至少两倍以上倍数的干扰信号滤除，同时提取并放大陀螺仪转速频率同倍频信号。
2.根据权利要求1所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法，其特征在于：通过控制带通滤波器输入基准方波的频率，来控制带通滤波器的中心频率等于陀螺仪的转动频率。
3.根据权利要求1所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法，其特征在于：所述带通滤波器由开关电容滤波器形成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量方法，其特征在于：所述带通滤波器是LTC1068-200型号。
5.动力调谐陀螺仪偏摆量的测量装置，其特征在于，包括带通滤波器，该带通滤波器的输入接动力调谐陀螺仪解调后的电压信号输出端。
6.根据权利要求5所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量装置，其特征在于：所述带通滤波器为四阶带通滤波器，有两个二阶带通滤波器串接构成。
7.根据权利要求5或6所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量装置，其特征在于：所述带通滤波器是LTC1068-200型号。
8.根据权利要求7所述的动力调谐陀螺仪偏摆量的测量装置，其特征在于：所述带通滤波器的中心频率均等于输入基准方波频率的二百分之一。
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