CN112858722A - 一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置 - Google Patents

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刘宝凤
李立勇
齐国华
王鹏辉
黄达
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Abstract

本发明涉及一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置，包括伺服回路，所述伺服回路输入端与挠性加速度计的差动电容传感器的输出端相连，伺服回路的输出端与挠性加速度计的力矩器线圈的一端相连，力矩器线圈的另一端串联一个限流电阻和采样电阻，在采样电阻上并联一个数据采集仪表。本发明能够判断挠性加速度计内部是否存在摆片动极板与导磁环定极板粘连的隐患，筛查出故障挠性加速度计。

Description

一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置
技术领域
本发明属于惯性仪表控制领域，涉及一种在小量程使用条件下的挠性加速度计，尤其是挠性加速度计的饱和故障筛选装置。
背景技术
挠性加速度计属于力反馈式摆式加速度计的一种，其结构如图1所示，由壳体1及其内部的上导磁环2、下导磁环5、摆部件3和连接环4构成；其关键部件为摆部件。摆部件的结构如图2至图4所示，摆部件由摆片8和粘接在摆片上、下两面的力矩器线圈7构成，摆片在正反摆舌部位镀覆金膜形成正电容极板和负电容极板；正电容极板和负电容极板为动极板，上导磁环和下导磁环为定极板；正电容极板和反电容极板分别与上、下导磁环形成两个差动电容C+和C-。
挠性加速度计工作原理：当加速度作用于挠性加速度计敏感轴时，其摆部件和上、下导磁环在惯性力的作用下产生相对位移，导致挠性加速度计中的两个电容C+和C-产生电容差，该电容差由差动电容检测器转换为与之成比例的电信号、再经积分器、跨导/补偿放大器等补偿、校正后，形成电流信号加至力矩器线圈7上，载流力矩器线圈7在磁场中受到与加速度方向相反的电磁力F作用，使摆部件回到之前的平衡位置，此时力矩器线圈中的电流反映了加速度的大小和方向。
由于在装配过程中，摆片上可能会残留污染物，导致摆片与上导磁环或下导磁环出现粘连现象。当挠性加速度计伺服回路上电启动时，如果加载到力矩器线圈上的电磁力小于摆片和上、下导磁环的粘接力和摆部件惯性力的合力，动极板与定极板将不能分离，摆片不能回至平衡位置，反馈回路将会增大施加在力矩器线圈的电流，直至达到反馈回路电流上限值，当电流上限值产生的电磁力仍小于合力时，导致挠性加速度计输出饱和故障，挠性加速度计电流值无法反映真实加速度的大小。
通常伺服回路的输出电流上限值＞50mA，伺服回路能提供的最大平衡电流产生的反馈力足以克服故障挠性加速度计的粘合力。而对于某些小量程的惯导系统，其上限电流仅为2mA～4mA左右，所以在测试中正常工作的挠性加速度计使用到系统中后可能会出现无法启动的故障现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能筛选出故障加速度计的挠性加速度计的饱和故障筛选装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置，包括伺服回路，所述伺服回路输入端与挠性加速度计的差动电容传感器的输出端相连，伺服回路的输出端与挠性加速度计的力矩器线圈的一端相连，力矩器线圈的另一端串联一个限流电阻和采样电阻，在采样电阻上并联一个数据采集仪表。
而且，所述伺服回路包括差动电容检测器、积分器和跨导/补偿放大器，挠性加速度计的差动电容输出端与差动电容检测器输入端相连，差动电容检测器的输出端依次经过积分器和跨导/补偿放大器后与挠性加速度计的力矩器线圈的一端相连。
而且，所述限流电阻的阻值上限满足：伺服回路最大输出电流略大于挠性加速度计在±1g加速度下正常工作时的最大所需电流。
本发明的优点和积极效果是：
1.本发明通过在力矩器线圈上增加串联电阻的方式降低伺服回路的上限电流，检测采样电阻上的电压是否正常来快速判断挠性加速度计是否存在饱和现象，进而判断挠性加速度计内部是否存在摆片动极板与导磁环定极板粘连的隐患，筛查出故障挠性加速度计，增加挠性加速度计的可靠性。
2.本发明克服了传统伺服回路大电流无法检测挠性加速度计摆片动极板与导磁环定极板粘连隐患的弊端，将存在隐患的挠性加速度计提前检测出来。对于小量程高精度挠性加速度计检测方法，具有十分重要的意义。
附图说明
图1为挠性加速度计结构示意图。
图2为摆部件结构示意图。
图3为摆片正面结构示意图。
图4为摆片背面结构示意图。
图5为本发明的电路图。
附图中各个数字代表的部件分别为：1为壳体；2为上导磁环；3为摆部件；4为连接环；5为下导磁环；6为弹垫；7为力矩器线圈，8为摆片，9为伺服回路；10为限流电阻；11为挠性加速度计；12为采样电阻。
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。
一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置，如图5所示，包括采样电阻12、限流电阻10和伺服回路9，所述伺服回路包括差动电容检测器、积分器和跨导/补偿放大器，挠性加速度计的差动电容传感器的输出端与差动电容检测器输入端相连，差动电容检测器的输出端依次经过积分器和跨导/补偿放大器后与挠性加速度计11的力矩器线圈7的一端相连。通常伺服回路的输出电流上限值＞50mA，真正限制实际输出电流的因素是输出回路的压降一般只有10V左右，其电阻包括力矩器线圈电阻和回路的串联电阻。所以通过提高串联电阻值，可以降低真实的力矩电流，起到检验摆片动极板与导磁环定极板是否粘连的作用。
力矩器线圈的另一端串联一个限流电阻和采样电阻，在采样电阻上并联一个数据采集仪表。所述限流电阻的阻值上限满足：伺服回路最大输出电流略大于(通常取1.5倍)加速度计在±1g加速度下正常工作时的最大所需电流。
本发明的使用方法为：
(1)由挠性加速度计的标度因数计算得到最大电流值，依据输入电压和最大电流值计算得到限流电阻的电阻值；
(2)将限流电阻串联在力矩器线圈和输出电阻之间；
(3)将挠性加速度计连入本发明中，将挠性加速度计调至±1g输入姿态，即挠性加速度计敏感轴的方向与重力加速度的方向一致，闭合回路，观测采样电阻输出电压值U0，若U0＝标度因数×采样电阻值，则挠性加速度计工作正常，若U0等于饱和电压值，则判定挠性加速度计饱和故障。
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)

1.一种挠性加速度计的饱和故障筛选装置，包括伺服回路，所述伺服回路输入端与挠性加速度计的差动电容传感器的输出端相连，伺服回路的输出端与挠性加速度计的力矩器线圈的一端相连，其特征在于：力矩器线圈的另一端串联一个限流电阻和采样电阻，在采样电阻上并联一个数据采集仪表。
2.根据权利要求1所述的挠性加速度计的饱和故障筛选装置，其特征在于：所述伺服回路包括差动电容检测器、积分器和跨导/补偿放大器，挠性加速度计的差动电容输出端与差动电容检测器输入端相连，差动电容检测器的输出端依次经过积分器和跨导/补偿放大器后与挠性加速度计的力矩器线圈的一端相连。
3.根据权利要求1所述的挠性加速度计的饱和故障筛选装置，其特征在于：所述限流电阻的阻值上限满足：伺服回路最大输出电流略大于加速度计在±1g加速度下正常工作时的最大所需电流。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113640545A (zh) * 2021-07-13 2021-11-12 西安航天精密机电研究所 一种当量可调式加速度计及其内部故障快速定位方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674968A (ja) * 1992-08-27 1994-03-18 Hitachi Ltd 静電容量式加速度センサ
CN201141868Y (zh) * 2007-12-29 2008-10-29 中国航天时代电子公司第十六研究所 石英挠性加速度计小电流启动筛选电路
CN102072726A (zh) * 2009-11-20 2011-05-25 上海航海仪器有限责任公司 一种陀螺仪水平自动修正装置和方法
CN102539836A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 航天科工惯性技术有限公司 一种石英挠性加速度计密封性检测方法
CN109596860A (zh) * 2018-11-05 2019-04-09 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 加速度计故障诊断方法、装置、电路和计算机设备
CN111024983A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 青岛航天半导体研究所有限公司 高温石英挠性加速度计伺服电路的实现方法
CN112180119A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 西安微电子技术研究所 一种石英挠性加速度计、伺服电路及加速度信号转换方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674968A (ja) * 1992-08-27 1994-03-18 Hitachi Ltd 静電容量式加速度センサ
CN201141868Y (zh) * 2007-12-29 2008-10-29 中国航天时代电子公司第十六研究所 石英挠性加速度计小电流启动筛选电路
CN102072726A (zh) * 2009-11-20 2011-05-25 上海航海仪器有限责任公司 一种陀螺仪水平自动修正装置和方法
CN102539836A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 航天科工惯性技术有限公司 一种石英挠性加速度计密封性检测方法
CN109596860A (zh) * 2018-11-05 2019-04-09 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 加速度计故障诊断方法、装置、电路和计算机设备
CN111024983A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 青岛航天半导体研究所有限公司 高温石英挠性加速度计伺服电路的实现方法
CN112180119A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 西安微电子技术研究所 一种石英挠性加速度计、伺服电路及加速度信号转换方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏瑜等: "石英挠性摆式加速度计全数字化伺服回路", 《哈尔滨商业大学学报(自然科学版)》 *
张兰等: "《石英挠性加速度计输出饱和故障分析"》", 《战术导弹控制技术》 *
田兴等: "石英挠性加速度计故障模式分析", 《新技术新工艺》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113640545A (zh) * 2021-07-13 2021-11-12 西安航天精密机电研究所 一种当量可调式加速度计及其内部故障快速定位方法
CN113640545B (zh) * 2021-07-13 2023-07-18 西安航天精密机电研究所 一种当量可调式加速度计及其内部故障快速定位方法

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