频带自适应抗振陀螺仪制造技术

本发明专利技术公开的一种频带自适应抗振陀螺仪，旨在提供一种既能保证陀螺仪在有效带宽范围内的测量精度，又能在较小变形空间内具有良好减振效果，适应恶劣安装振动环境的抗振陀螺仪。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：外部隔振器由两个反向对称的支腿减振盘，通过陀螺壳体筒体连接盘固定在两个背靠背支腿减振盘中心孔中，并由制有相同中心孔的下盖板、上盖板固定连接背靠背支腿构成的固定框架组成，每个弹性隔振单元通过台阶限位台阶限位轴端向镙接限位套筒，组成固定上支腿减振盘、下支腿减振盘上，在空间上对称分布的两个背靠背浮动框架，从而构成了外部隔振器悬空固定陀螺仪，输入轴X轴和Y轴与陀螺仪壳体定位面偏转45°的频带自适应抗振陀螺仪。

Frequency band adaptive anti vibration gyroscope

The present invention discloses a frequency band adaptive anti vibration gyroscope, which aims to provide an anti vibration gyroscope which can not only guarantee the precision of the gyroscope in the effective bandwidth range, but also have good damping effect in the small deformation space, and adapt to the harsh installation of vibration environment. The invention is realized by the following technical scheme: the external vibration isolator is composed of two reverse symmetric leg damping plates, and the connecting disc of the gyro shell tube is fixed in the center hole of the two back to back leg damping disc, and is composed of a fixed frame with the same central hole and the upper cover plate fixed to the back to back leg. Each elastic vibration isolation unit consists of two back-to-back floating frames, which are symmetrical in space, and form an external isolator suspended fixed gyroscope, the X axis of the input shaft and the Y axis and the gyroscope shell. A frequency band adaptive anti vibration gyroscope with a plane deflection of 45 degrees.

【技术实现步骤摘要】
频带自适应抗振陀螺仪
本专利技术涉及一种广泛使用的微动力调谐陀螺仪，可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。主要用于电子仪器和机电设备的隔振缓冲
，高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。尤其是民用导航领域的微动力调谐陀螺仪，频带自适应抗振陀螺仪。
技术介绍
陀螺仪最早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪不仅可以作为指示仪表，更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要陀螺仪能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行。作为稳定器，陀螺仪能使列车在单轨上行驶，能减小船舶在风浪中的摇摆，能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器，陀螺仪能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见，陀螺仪的应用范围是相当广泛的。陀螺仪一直是航空、航海和航天上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。微动力调谐陀螺仪主要用于敏感载体两个正交轴向的角速率，输出与之成正比的直流电压信号。微动力调谐陀螺仪是采用挠性支承和动力调谐的机电式陀螺仪，这种结构即可将陀螺转子在轴上支持起来，又可使其在切向上高速旋转，还可使其在径向上两个相互垂直的输入轴自由运动，且几乎不受外界力矩的干扰。微动力调谐陀螺仪的电机通过驱动轴、挠性轴(挠性接头)驱动转子，使其高速旋转，形成自转轴Z，定义径向上两个互相垂直的输入轴为陀螺仪X轴和Y轴，当陀螺仪绕其输入轴输入角速率ω时，陀螺壳体面与自转轴Z形成夹角β,陀螺信号产生器产生一个正比于转角β的电压信号u，经处理后输出正比于电压的电流I，该电流反馈输入到陀螺力矩器，产生一个正比于电流I的力矩M。根据挠性陀螺进动方程M＝H·ω(H为陀螺仪角动量)，即建立起ω与I的关系，通过测量电流达到测量角速度ω的目的。陀螺仪采用了挠性支承轴结构，连接内外挠性轴间的多个挠性细颈结构厚度仅0.07mm左右，灵敏度较高但强度相对较低，抗振性能相对较差。在振动环境下，挠性细颈结构产生永久变形或断裂，使仪表的漂移增大，不能满足精度要求，甚至使仪表损坏失效。目前主要采用两条途径来提高微动力调谐陀螺的抗振性能，第一是通过改善挠性接头的材料、结构形式及制造工艺来提高挠性接头的承载能力。第二种方法是通过对仪表进行减振或改善其本身的振动特性，使陀螺转子的振动加速度降低，减小挠性接头细颈部位所受的应力。在现有技术水平条件下，大幅调高材料的性能还很困难，很难大幅提高陀螺仪的抗振能力。在陀螺仪进行4.5g随机振动时，挠性陀螺在不同批次出现受伤和断裂的现象。1985年，美国Litton公司的MichaelStrugach等人设计了一种带动力吸振器的动力调谐陀螺，并申请了美国专利。这种陀螺仪在限制环的边缘设计了一个动力吸振器，能有效地将陀螺仪的振动能量吸收，仪表精度不因结构变化而降低，抗振性能有明显提高；但制造难度加大，工艺性不如原状态，较难适应批生产的要求。严酷的振动冲击环境是影响电子设备可靠性的重要因素之一，电子设备工作场所必须经历各种振动冲击环境的考验，激烈的振动和冲击已成为威协电子设备可靠性的重要因素。陀螺仪敏感载体的振动环境越来越恶劣，微动力调谐陀螺仪的安装环境的振动量级也大幅提高，使微动力调谐陀螺仪挠性接头振动试验中多次发生损坏的现象，成为微动力调谐陀螺仪应用的瓶颈技术。中国专利号为2014207867200公开了一种带减振装置的微型动调陀螺仪，该申请专利在陀螺仪的安装螺杆上套装两个高阻尼橡胶垫，采用仪表外部减振方法。该方法对陀螺仪有一定的减振效果，但对陀螺仪有效带宽内的精度有一定影响，为了减小对陀螺仪测量精度的影响，需要针对不同的陀螺仪使用载体，通过试验来校准减振垫参数，缺乏广泛实用性；另外，实际使用中发现该减振器只能对垂直于减振垫的方向起到减振作用，而在其余两个方向还有振动放大，从而导致挠性细颈结构的损伤或变形，引起精度下降；也增加了使用时安装方向的限制，需将载体振动最强的方向与减振垫厚度方向一致。现有技术存在的主要不足在于：通过改善挠性接头承载能力的方法，因受制于现有技术水平很难大幅提高承载能力，而很难满足微动力调谐陀螺仪现在的使用环境。动力吸振器技术的主要缺点是仪表的制造难度增加，工艺性差，不适应批量生产。采用高阻尼橡胶垫外部隔振的方法，后期调试工作量大，缺乏广泛的实用性，同时橡胶隔振器的固有特点只能实现单个方向上的减振，其余轴向还有振动放大，不能完全适应微动力调谐陀螺仪现在的使用环境。由于陀螺仪在使用中，安装框架及外部隔振器导致的角位移将耦合到测量轴的角速率中，从而增大陀螺仪的耦合误差。因此，陀螺仪外部隔振器应尽量平行于X轴、Y轴、Z轴平动，抑制绕轴向的转动。根据微动力调谐陀螺仪的工作特点，在陀螺仪检测有效带宽0Hz～80Hz范围内，陀螺仪应尽可能刚性安装载体上，用以真实感知载体敏感轴的角速率，因此，应尽量减小因增加外部减振器后位移和角度变化导致测试数据的失真，即在陀螺仪检测有效带宽内，外部隔振器的振动传递效率接近η＝1。微动力调谐陀螺仪的转子和挠性轴组成的自转轴的固有频率统计数据在300Hz～400Hz范围，因此，在300Hz以上，外部隔振器应有效减振，防止转子共振导致的挠性细颈结构损坏，以适应当前恶劣的安装振动环境。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种既能保证陀螺仪在有效带宽范围内的测量精度，又能在较小变形空间内具有良好减振效果，适应恶劣安装振动环境的频带自适应抗振陀螺仪。本专利技术的上述目的可以通过以下介绍方案予以实现，一种频带自适应抗振陀螺仪，包括位于外部隔振器的几何中心的陀螺仪1，其特征在于：外部隔振器由两个反向对称的支腿减振盘，通过陀螺壳体筒体连接盘固定在两个背靠背支腿减振盘中心孔中，并由制有相同中心孔的下盖板5、上盖板6固定连接背靠背支腿构成的固定框架组成，支腿减振盘上每个支腿制有减振孔，减振孔中均装配有弹性隔振单元9，每个弹性隔振单元9通过台阶限位台阶限位轴4端向镙接限位套筒7，螺钉组件11、沉头螺钉8通过下盖板5、上盖板6周向沉孔镙接限位套筒7组成固定上支腿减振盘2、下支腿减振盘3上，在空间上对称分布的两个背靠背浮动框架，从而构成了外部隔振器悬空固定陀螺仪1，陀螺仪1输入轴X轴和Y轴与陀螺仪壳体定位面偏转45°的频带自适应抗振陀螺仪。本专利技术所述陀螺仪是X轴、Y轴、Z轴三个轴向上的基频设计在160Hz～240Hz范围的微动力调谐陀螺仪。频带自适应抗振陀螺仪是根据微动力调谐陀螺仪的工作特点和陀螺仪转子固有频率范围，在微动力调谐陀螺仪的外部设计满足陀螺仪不同频带减振需求的外部隔振器。两者组合形成频带自适应抗振陀螺仪。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：本专利技术利用无谐振峰隔振器振动传递特性，将X轴、Y轴、Z轴三个轴向上的基频设计在160Hz～240Hz范围的陀螺仪悬浮在外部隔振器的几何中心，通过外部隔振器隔振微动力调谐陀螺仪，采用两个背靠背固联为一体的腿减振盘，实现抗振陀螺仪小型化，能在阻尼环低频有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频带自适应抗振陀螺仪，包括位于外部隔振器的几何中心的陀螺仪(1)，其特征在于：外部隔振器由两个反向对称的支腿减振盘，通过陀螺壳体筒体连接盘固定在两个背靠背支腿减振盘中心孔中，并由制有相同中心孔的下盖板(5)、上盖板(6)固定连接背靠背支腿构成的固定框架组成，支腿减振盘上每个支腿制有减振孔，减振孔中均装配有弹性隔振单元(9)，每个弹性隔振单元(9)通过台阶限位台阶限位轴(4)端向镙接限位套筒(7)，螺钉组件(11)、沉头螺钉(8)通过下盖板(5)、上盖板(6)周向沉孔镙接限位套筒(7)组成固定上支腿减振盘(2)、下支腿减振盘(3)上，在空间上对称分布的两个背靠背浮动框架，从而构成了外部隔振器悬空固定陀螺仪(1)，陀螺仪(1)输入轴X轴和Y轴与陀螺仪壳体定位面偏转45°的频带自适应抗振陀螺仪。

【技术特征摘要】
1.一种频带自适应抗振陀螺仪，包括位于外部隔振器的几何中心的陀螺仪(1)，其特征在于：外部隔振器由两个反向对称的支腿减振盘，通过陀螺壳体筒体连接盘固定在两个背靠背支腿减振盘中心孔中，并由制有相同中心孔的下盖板(5)、上盖板(6)固定连接背靠背支腿构成的固定框架组成，支腿减振盘上每个支腿制有减振孔，减振孔中均装配有弹性隔振单元(9)，每个弹性隔振单元(9)通过台阶限位台阶限位轴(4)端向镙接限位套筒(7)，螺钉组件(11)、沉头螺钉(8)通过下盖板(5)、上盖板(6)周向沉孔镙接限位套筒(7)组成固定上支腿减振盘(2)、下支腿减振盘(3)上，在空间上对称分布的两个背靠背浮动框架，从而构成了外部隔振器悬空固定陀螺仪(1)，陀螺仪(1)输入轴X轴和Y轴与陀螺仪壳体定位面偏转45°的频带自适应抗振陀螺仪。2.如权利要求1所述的频带自适应抗振陀螺仪，其特征在于：上支腿减振盘(2)、下支腿减振盘(3)、台阶限位轴(4)、下盖板(5)、上盖板(6)、限位套筒(7)、沉头螺钉(8)、弹性隔振单元(9)、套筒(10)组合构成微动力调谐陀螺仪外部隔振器，微动力调谐陀螺仪通过螺钉组件(11)安装在外部隔振器上，组合构成频带自适应抗振陀螺仪。3.如权利要求1所述的频带自适应抗振陀螺仪，其特征在于：上盖板(6)与下盖板(5)采用矩形结构或圆形体结构；对应盖板(6)与下盖板(5)采用矩形结构或圆形体结构的支腿减振盘至少有三个支腿。4.如权利要求3所述的频带自适应抗振陀螺仪，其特征在于：按矩形结构的上盖板(6)与下盖板(5)和矩形结构的上支腿减振盘(2)下支腿减振盘(3)，以四个限位套筒(7)为一组，对应四根台阶限位轴(4)的两端台阶轴，四根台阶限位轴(4)分别穿过填装在支腿减振盘上每个支腿减振孔中弹性隔振单元(9)和四个限位套筒(7)，端铆在下盖板(5)、上盖板(6)的沉孔中，构成隔振器的固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：田静，周晓东，郑雪晓，刘耘丰，陈磊，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51