CN112729334A - 一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，包括正弦激励恒压源、谐振子、电容检测模块、模拟开关和上位机，所述正弦激励恒压源的输出端与谐振子相连，所述谐振子安装在基座上，在基座上均布安装有多个电极，每个电极分别与模拟开关的一个输入通道相连，所述模拟开关的信号输入端与上位机的信号输出端相连，模拟开关的输出端与电容检测模块相连，电容检测模块的输出端与上位机的输入端相连。本发明通过谐振子与基座形成的电容，利用电信号对间隙进行测量，传输到上位机，计算获得误差量，并通过上位机，对各个测量电极进行切换测量，获得整体谐振子电极的均匀性信息。

Description

一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路
技术领域
本发明属于惯性导航技术领域，涉及一种半球谐振陀螺检测电路，尤其是半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路。
背景技术
半球谐振陀螺是一种体积小、结构简单、寿命长、可靠性高的高精度固体波动陀螺，在惯性导航领域具有广阔的应用前景。美国的诺斯罗普·格鲁曼公司(NorthropGrumman)和法国的赛丰公司(Sagem)研发的半球谐振陀螺广泛的应用在航天、航海、兵器等领域。半球谐振陀螺的核心部件有两个：半球谐振子和激励检测基座。半球谐振陀螺依靠谐振子和基座间形成的电容来进行谐振子振型的激励和检测，进而敏感外界的角速度。因此谐振子与基座间间隙的均匀程度，会极大地影响陀螺的精度。
目前半球谐振子装配技术是制约国内半球谐振陀螺工程化的关键技术之一，谐振子与基座装配间隙的好坏，直接影响谐振子后续修调等环节，装配间隙不均匀带来的谐振子振动阻尼不均匀、电极施力的不均匀、振型检测的增益的不一致等问题，会直接影响陀螺的精度。
谐振子与基座电极形成电容，因此可以利用测电容的方法反映出间隙的大小，由于谐振子有多个电极，采用多电容同时测量方式，会引入器件不一致造成的误差，制约了装配精度的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种针对电极切换的间隙不均匀进行快速测试的半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，包括正弦激励恒压源、谐振子、电容检测模块、模拟开关和上位机，所述正弦激励恒压源的输出端与谐振子相连，所述谐振子安装在基座上，在基座上均布安装有多个电极，每个电极分别与模拟开关的一个输入通道相连，所述模拟开关的信号输入端与上位机的信号输出端相连，模拟开关的输出端与电容检测模块相连，电容检测模块的输出端与上位机的输入端相连。
而且，所述电容检测模块包括运算放大器、反馈电容及反馈电阻，所述运算放大器的负输入端与模拟开关的输出端相连，运算放大器的正输入端接地，运算放大器的输出端与上位机的输入端相连，所述反馈电阻的一端与运算放大器的负输入端连接在一起，反馈电阻的另一端与运算放大器的输出端连接在一起，所述反馈电容与反馈电阻并联。
而且，所述模拟开关采用8选1模拟开关，所述电极的数量为8个，8个电极分别与8选1模拟开关的8个输入通道相连，所述8选1模拟开关的三个信号输入端分别与上位机的三个信号输出端相连，8选1模拟开关的输出端与电容检测模块相连。
本发明的优点和积极效果是：
本发明通过模拟开关进行切换的方式，可以用同一组电容检测模块对谐振子与基座上不同的电极分别进行信号检测，避免了不同组电容检测模块的器件不一致性带来的误差。通过上位机对电极电容测试信息进行归纳，即可直观获得谐振子与基座的均匀性信息，进而可以针对性调整，避免了传统测试切换中人为因素对测试结果的影响。
附图说明
图1为本发明的线路连接图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，如图1所示，包括正弦激励恒压源(1)、电容检测模块、谐振子(2)、模拟开关(4)、和上位机(8)，所述谐振子与正弦激励恒压源的输出端相连，所述谐振子安装在基座上，在基座上均布安装有8个电极(3)，所述模拟开关采用8选1模拟开关，每个电极分别与8选1模拟开关的8个输入通道S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7及S8相连，所述8选1模拟开关的信号输入端C1、C2和C3分别与上位机的三个信号输出端相连，8选1模拟开关的输出端与电容检测模块相连，电容检测模块的输出端与上位机的输入端相连，所述电容检测模块包括运算放大器(5)、反馈电容(6)及反馈电阻(7)，所述运算放大器的负输入端与模拟开关的输出端相连，运算放大器的正输入端接地，运算放大器的输出端与上位机的输入端相连，所述反馈电阻的一端与运算放大器的负输入端连接在一起，反馈电阻的另一端与运算放大器的输出端连接在一起，所述反馈电容与反馈电阻并联。所述反馈电容容值与反馈电阻阻值的选择与待测间隙的容值有关，所述运算放大器输出信号幅值与待测间隙成反比例关系。
本发明的工作原理为：
正弦激励恒压源输出400kHz～600kHz定频正弦激励信号，将该信号输入到谐振子中，通过上位机输入模拟开关的控制信号，控制模拟开关通断，进而切换不同电极与电容检测模块连接，使得不同电极接入电容检测模块中，电容检测模块通过电机获得正弦激励信号作用在谐振子上产生的耦合信号，该信号大小即可反映出谐振子与基座电极间隙的大小，运算放大器将与间隙变化成线性相关的电压信号输入至上位机中进行运算分析，以指导后续谐振子与基座电极各个方向的间隙调整。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，其特征在于：包括正弦激励恒压源、谐振子、电容检测模块、模拟开关和上位机，所述正弦激励恒压源的输出端与谐振子相连，所述谐振子安装在基座上，在基座上均布安装有多个电极，每个电极分别与模拟开关的一个输入通道相连，所述模拟开关的信号输入端与上位机的信号输出端相连，模拟开关的输出端与电容检测模块相连，电容检测模块的输出端与上位机的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，其特征在于：所述电容检测模块包括运算放大器、反馈电容及反馈电阻，所述运算放大器的负输入端与模拟开关的输出端相连，运算放大器的正输入端接地，运算放大器的输出端与上位机的输入端相连，所述反馈电阻的一端与运算放大器的负输入端连接在一起，反馈电阻的另一端与运算放大器的输出端连接在一起，所述反馈电容与反馈电阻并联。
3.根据权利要求1或2所述的半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路，其特征在于：所述模拟开关采用8选1模拟开关，所述电极的数量为8个，8个电极分别与8选1模拟开关的8个输入通道相连，所述8选1模拟开关的三个信号输入端分别与上位机的三个信号输出端相连，8选1模拟开关的输出端与电容检测模块相连。
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