CN106840135B - 一种动力调谐陀螺装置 - Google Patents

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Abstract

一种动力调谐陀螺装置，包含动力调谐陀螺仪组件、用于安装动力调谐陀螺仪组件的机械元件部分、以及电性连接动力调谐陀螺仪组件的电路部分，机械元件部分中设置金属减震单元和热敏电阻，电路部分中设置陀螺温控单元。本发明将机械元件部分和电路部分分开布局，减小了电路部分热功耗对动力调谐陀螺仪工作时温度环境的影响，采用金属减震器将力学环境引起的振动进行衰减，提高陀螺的抗振能力，通过陀螺温控单元采用脉宽调制方式将陀螺组合的温度变化控制在设置精度范围内，为陀螺提供稳定的温度环境，减小温度变化对陀螺漂移的影响，并且通过高精度信号测量提高陀螺的使用精度，增强了陀螺组合使用的灵活性、可靠性。

Description

一种动力调谐陀螺装置
技术领域
本发明属于卫星姿态控制技术领域，尤其涉及一种动力调谐陀螺装置。
背景技术
动调陀螺组合是卫星姿轨控分系统的重要敏感器件，用于提供敏感卫星星体的惯性角速度，输出其在星体坐标系的分量，为卫星各个工作模式和飞行阶段提供连续的三轴惯性角速度信息。
动调陀螺属刚体转子陀螺，采用挠性接头的设计结构，其经受力学环境的能力较弱，在卫星发射过程中，运载火箭的振动易造成陀螺的损坏，以及空间长时间应用中温度场的不断变化，均不利于陀螺的精度测量。为保证陀螺的正常使用，常采用减震设计，而传统的减震器选用橡胶材料，在空间长时间应用过程中橡胶存在易老化、寿命短的缺点。
在陀螺的闭环控制、电流信号采集的设计上，传统的设计多选用模拟器件，通过分立器件产生陀螺正常工作所需的激磁、马达电源以及将电流信号通过采样电阻转换为电压信号后直接输出，在设计上存在体积大、功耗高、数字化程度低的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力调谐陀螺装置，以解决传统橡胶材料减震器在空间长时间应用过程中易老化、寿命短的问题，解决传统模拟器件闭环控制设计的体积大、功耗高、数字化程度低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种动力调谐陀螺装置，包含：动力调谐陀螺仪组件、用于安装动力调谐陀螺仪组件的机械元件部分、以及电性连接动力调谐陀螺仪组件的电路部分，机械元件部分和电路部分相互不接触设置；
所述的机械元件部分包含：
支架，所述的动力调谐陀螺仪组件安装在该支架的内部；
多个金属减震单元，其呈对称结构均匀安装在所述的支架的周围，用于将卫星飞行过程中因振动产生的力能均匀分布并缓冲释放；
多个热敏电阻，其安装在所述的支架内部，用于采集机械元件部分的温度信息；
所述的电路部分包含：
陀螺控制单元，其电性连接动力调谐陀螺仪组件，使动力调谐陀螺仪工作在稳定的调谐状态，控制动力调谐陀螺仪内部的自由转子与力反馈回路成闭环状态，最终将角速度信号转换成电流信号平稳输出；
陀螺信息采集单元，其电性连接陀螺控制单元，将动力调谐陀螺仪的力矩输出的电流通过电阻的采样转换成数字量，从而得到角速度与数字量之间的对应关系；
陀螺温控单元，其电性连接所述的热敏电阻，采用脉宽调制方式，将当前温度的采集电压与预设的温度电压值进行比较判断，通过输出热功率的变化，从而实现机械元件部分的温度场恒定不变。
所述的支架采用隔热保温材料和电气绝缘材料。
所述的动力调谐陀螺仪组件包含：采用三正交形式封闭安装在所述的支架内部的三个动力调谐陀螺仪，通过挠性接头使陀螺转子在惯性空间中处于自由状态。
所述的电路部分还包含：陀螺信息通讯传输单元，其电性连接陀螺信息采集单元和卫星计算机，将角速度的数字量转换成接口通讯的数据格式进行传输。
所述的电路部分还包含：陀螺电源单元，其电性连接所述的陀螺控制单元、陀螺温控单元、陀螺信息采集单元和陀螺信息通讯传输单元，为上述单元提供内部电源。
本发明将机械元件部分和电路部分分开布局，减小了电路部分热功耗对动力调谐陀螺仪工作时温度环境的影响，采用金属减震器将力学环境引起的振动进行衰减，提高陀螺的抗振能力，通过陀螺温控单元采用脉宽调制方式将陀螺组合的温度变化控制在设置精度范围内，从而为陀螺提供稳定的温度环境，以此来减小温度变化对陀螺漂移的影响，并且通过高精度信号测量提高陀螺的使用精度，增强了陀螺组合使用的灵活性、可靠性。
附图说明
图1是本发明的机械结构示意图。
图2是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合图1～图2对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种动力调谐陀螺装置，包含：动力调谐陀螺仪组件1、用于安装动力调谐陀螺仪组件1的机械元件部分、以及电性连接动力调谐陀螺仪组件1的电路部分，机械元件部分和电路部分相互不接触设置。
其中，所述的机械元件部分包含：
支架4，所述的动力调谐陀螺仪组件1安装在该支架4的内部；该支架4采用隔热保温材料和电气绝缘材料；
多个金属减震单元2，其呈对称结构均匀安装在所述的支架4的周围，用于将卫星飞行过程中因振动产生的力能均匀分布并缓冲释放，使动力调谐陀螺仪能够经受住强烈的振动放大，保证陀螺仪平稳工作，提高环境适应能力；
多个热敏电阻3，其安装在所述的支架4内部，用于采集机械元件部分的温度信息。
所述的动力调谐陀螺仪组件1包含：采用三正交形式封闭安装在所述的支架4内部的三个动力调谐陀螺仪，通过挠性接头使陀螺转子在惯性空间中处于自由状态。
所述的电路部分包含：
陀螺控制单元22，其电性连接动力调谐陀螺仪组件1，使动力调谐陀螺仪工作在稳定的调谐状态，控制动力调谐陀螺仪内部的自由转子与力反馈回路成闭环状态，最终将角速度信号转换成电流信号平稳输出；
陀螺信息采集单元44，其电性连接陀螺控制单元22，将动力调谐陀螺仪的力矩输出的电流通过电阻的采样转换成数字量，从而得到角速度与数字量之间的对应关系；
陀螺信息通讯传输单元55，其电性连接陀螺信息采集单元44和卫星计算机，将角速度的数字量转换成接口通讯（例如RS422异步串口通讯）的数据格式进行传输；本实施例中，该陀螺信息通讯传输单元55采用可编程逻辑器件（FPGA）。
陀螺温控单元33，其电性连接所述的热敏电阻3，采用脉宽调制方式，将当前温度的采集电压与预设的温度电压值进行比较判断，通过输出热功率的变化，从而实现机械元件部分的温度场恒定不变；
陀螺电源单元11，其电性连接所述的陀螺控制单元22、陀螺温控单元33、陀螺信息采集单元44和陀螺信息通讯传输单元55，为上述单元提供内部电源。
本发明提供的一种动力调谐陀螺装置，将机械元件部分和电路部分分开布局，减小了电路部分热功耗对动力调谐陀螺仪工作时温度环境的影响，采用金属减震器将力学环境引起的振动进行衰减，提高陀螺的抗振能力，通过陀螺温控单元采用脉宽调制方式将陀螺组合的温度变化控制在设置精度范围内，从而为陀螺提供稳定的温度环境，以此来减小温度变化对陀螺漂移的影响，并且通过陀螺信息采集单元采用高精度信号测量提高陀螺的使用精度，增强了陀螺组合使用的灵活性、可靠性。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种动力调谐陀螺装置，其特征在于，包含：动力调谐陀螺仪组件（1）、用于安装动力调谐陀螺仪组件（1）的机械元件部分、以及电性连接动力调谐陀螺仪组件（1）的电路部分，机械元件部分和电路部分相互不接触设置；
所述的机械元件部分包含：
支架（4），所述的动力调谐陀螺仪组件（1）安装在该支架（4）的内部；其中，所述的动力调谐陀螺仪组件（1）包含采用三正交形式封闭安装在所述的支架（4）内部的三个动力调谐陀螺仪，通过挠性接头使陀螺转子在惯性空间中处于自由状态；
多个金属减震单元（2），其呈对称结构均匀安装在所述的支架（4）的周围，用于将卫星飞行过程中因振动产生的力能均匀分布并缓冲释放；
多个热敏电阻（3），其安装在所述的支架（4）内部，用于采集机械元件部分的温度信息；
所述的电路部分包含：
陀螺控制单元（22），其电性连接动力调谐陀螺仪组件（1），使动力调谐陀螺仪工作在稳定的调谐状态，控制动力调谐陀螺仪内部的自由转子与力反馈回路成闭环状态，最终将角速度信号转换成电流信号平稳输出；
陀螺信息采集单元（44），其电性连接陀螺控制单元（22），将动力调谐陀螺仪的力矩输出的电流通过电阻的采样转换成数字量，从而得到角速度与数字量之间的对应关系；
陀螺温控单元（33），其电性连接所述的热敏电阻（3），采用脉宽调制方式，将当前温度的采集电压与预设的温度电压值进行比较判断，通过输出热功率的变化，从而实现机械元件部分的温度场恒定不变。
2.如权利要求1所述的动力调谐陀螺装置，其特征在于，所述的支架（4）采用隔热保温材料和电气绝缘材料。
3.如权利要求1所述的动力调谐陀螺装置，其特征在于，所述的电路部分还包含：陀螺信息通讯传输单元（55），其电性连接陀螺信息采集单元（44）和卫星计算机，将角速度的数字量转换成接口通讯的数据格式进行传输。
4.如权利要求3所述的动力调谐陀螺装置，其特征在于，所述的电路部分还包含：陀螺电源单元（11），其电性连接所述的陀螺控制单元（22）、陀螺温控单元（33）、陀螺信息采集单元（44）和陀螺信息通讯传输单元（55），为上述单元提供内部电源。
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