一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置及补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置及补偿方法，属于激光陀螺领域，包括：惯导系统加速度计、电学放大器和多片压电陶瓷；将多片压电陶瓷以预定分布方式粘接在激光陀螺的垂直向的上下表面，压电陶瓷的正电极和负电极接到电学放大器的正电压输出端子和负电压输出端子；惯导系统加速度计检测激光陀螺纵向敏感轴上的加速度信息提供给电学放大器；电学放大器根据加速度信息，将表征陀螺敏感轴向加速度大小的电压线性转换为0

【技术实现步骤摘要】
一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置及补偿方法


[0001]本专利技术属于激光陀螺领域，尤其涉及一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置及补偿方法。

技术介绍

[0002]激光惯性导航系统是基于激光陀螺的现代化高性能惯性导航系统，广泛用于运载火箭、卫星飞船、导弹武器、航空飞机、潜艇舰船等领域。
[0003]惯性导航系统内部通常安装有三只激光陀螺和三只加速度计。激光陀螺是导航系统的关键仪表，用来测量角速度和角度，具有精度高、可靠性好、寿命长等特点。
[0004]在运载火箭、导弹武器、战机等在大加速度环境下，激光陀螺形状是个扁平的矩形体，激光陀螺在平行于激光光路的X、Y方向上具有很高的刚度，激光陀螺谐振腔的腔体产生的形变很小，陀螺的输出偏置误差很小。
[0005]然而在激光陀螺的Z轴（敏感轴）方向上的受到加速度影响时，由于该方向扁平的激光陀螺刚度较小，导致激光陀螺谐振腔的腔体在Z轴（敏感轴）方向上产生变形，从而使激光光路形变，产生了显著的偏置误差。对Z轴方向40g的加速度，常规尺寸的激光陀螺来说加速度引起的偏置误差通常在0.05~0.3deg/h，这个误差是小加速度环境下误差（通常优于0.01deg/h）的数倍。因此在Z轴大加速度环境下，加速度导致的激光陀螺偏置误差必须得到抑制。
[0006]现有的专利和文献在涉及对大加速度下陀螺误差问题的解决，通常只有采用更小尺寸的激光陀螺、加大激光陀螺厚度，或者标定出仪表对加速度的敏感度进行补偿等方法。但是这些方法都存在如下问题：（1）小尺寸激光陀螺静态精度往往比大尺寸激光陀螺要低得多，难以达到静态下的高精度要求。
[0007]（2）采用加大厚度的激光陀螺，往往显著增加了仪表体积重量，通常体积和重量会增大20~40%，这往往不能接受；（3）要标定出陀螺对加速度的敏感，需要复杂昂贵的离心机进行长时间标定，且每只陀螺敏感度和极性都不相同，误差分辨率也不高，这种方法效率很低、成本极高。
[0008]因此，现有措施和方法不能适应高精度激光陀螺在大过载下的精度保持要求。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提出了一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置，所述装置包括：惯导系统加速度计、电学放大器和多片压电陶瓷片；所述压电陶瓷片的两个表面均印刷导电银膜作为施加电压的电极；将所述多片压电陶瓷片以预定分布方式粘接在激光陀螺的上下表面，并将所述多片压电陶瓷片的两个电极引出线分别连接，构成正电极和负电极；所述正电极和负电极分别连接到所述电学放大器的正电压输出端子和负电压输
出端子；所述惯导系统加速度计检测激光陀螺敏感轴向上的加速度并生成所述敏感轴向的加速度信息，所述惯导系统加速度计将所述加速度信息提供给所述电学放大器；所述电学放大器根据所述加速度信息，将表征激光陀螺敏感轴向上的加速度大小的电压线性转换为控制压电陶瓷片的压电陶瓷矫正电压；所述压电陶瓷矫正电压由电学放大器正电压输出端子和负电压输出端子输出到所述压电陶瓷片的正电极和负电极；通过所述压电陶瓷矫正电压控制所述压电陶瓷的弯曲形变。
[0010]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述压电陶瓷片被制成长条状薄片，使用环氧胶粘接在激光陀螺的敏感轴向的上表面及下表面上，且多片所述压电陶瓷片在激光陀螺的上表面及下表面上按中心对称的方式排列。
[0011]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述长条状薄片的压电陶瓷片的材料为 PZT
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5。
[0012]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述压电陶瓷片两个表面的导电银膜上分别引出一根电极引出线；或者，在所述压电陶瓷片的一个面上设置一个与本面导电银膜绝缘的电极引出点，所述电极引出点与另一个面的导电银膜构成电连接；一个所述电极引出线设置在本面导电银膜上，另一根电极引出线设置在所述电极引出点上。
[0013]如本专利技术的第一方面所述的装置，当所述压电陶瓷片的两个电极引出线分别设置在所述压电陶瓷片的两表面上时，使用两层布线方式连接所述压电陶瓷片表面的两个电极引出线，构成正电极和负电极引线。
[0014]如本专利技术的第一方面所述的装置，当所述压电陶瓷片的两个电极引出线设置在所述压电陶瓷片的一个面上时，通过一层布线方式分别连接所述压电陶瓷片的两个电极引出线，构成正电极和负电极引线。
[0015]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述压电陶瓷矫正电压的变化范围为0
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300V。
[0016]本专利技术的第二方面提出一种激光陀螺的垂直向形变补偿方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，惯导系统加速度计检测激光陀螺敏感轴向上的加速度，以生成所述敏感轴向上的加速度信息，并将所述加速度信息输入到电学放大器输入端；步骤2，所述电学放大器根据所述加速度信息，将表征激光陀螺敏感轴向的加速度大小的电压线性转换为预定幅度的压电陶瓷矫正电压；步骤3，所述电学放大器正电压输出端子和负电压输出端子分别连接到压电陶瓷片的两个电极，所述电学放大器输出的所述压电陶瓷矫正电压控制所述压电陶瓷片产生形变，以矫正激光陀螺敏感轴向上的加速度造成的激光陀螺形变，使激光陀螺的输出偏置保持不变。
[0017]如本专利技术的第二方面所述的方法，所述压电陶瓷矫正电压的电压值使所述压电陶瓷片的弯曲方向与所述激光陀螺敏感轴向加速度造成的激光陀螺谐振腔腔体形变的弯曲方向相反。
[0018]如本专利技术的第二方面所述的方法，所述预定幅度的压电陶瓷矫正电压的范围是：
0
‑
300V；所述压电陶瓷矫正电压产生的所述压电陶瓷片的弯曲形变量为：不超过数微米的范围。
[0019]采用本专利技术的方案，可以直接用于现有激光陀螺，不需要对复杂的设计修改，现有激光陀螺采用本专利技术后重量和体积的增加均不超过2%。采用本专利技术后，可以在减小激光陀螺厚度的情况下，保持大加速度下的性能稳定，有利于激光陀螺的轻质化设计。本专利技术只需要计算每种规格陀螺的机械形变敏感度，即可实施，不需要对每只产品进行单独标定，方法具有高度的一致性。本专利技术方法高度灵敏、控制范围大，能够确保在
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80g～80g加速度下，陀螺输出的高度稳定；本专利技术非常廉价和实用，能够保持陀螺在加速度环境下的精度。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的激光陀螺表面粘接双面引出电极的压电陶瓷片的正面图；图2是本专利技术的激光陀螺上、下两个表面粘接双面引出电极的压电陶瓷片的示意图；图3是本专利技术的双面引出电极压电陶瓷片的正视图；图4是本专利技术的单面引出电极压电陶瓷片的正视图；图5是本专利技术的激光陀螺表面粘接单面引出电极的压电陶瓷片的正面图。
[0021]其中，1. 激光陀螺，2.压电陶瓷片，3.导电银膜，4.导电金属片，5. 第一连接导线，6.正电压端子，GND.电压地端子，7.电极引出点，8.电极引出点连接端，9.第二连接导线，10.第二连接导线引出端。
具体实施方式
[0022]本专利技术的技术解决问题是：克服现有方法措施的缺点，提供一种廉价、简单、实时灵敏的控制方法，极大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置，其特征在于，所述装置包括：惯导系统加速度计、电学放大器和多片压电陶瓷片；所述压电陶瓷片的两个表面均印刷导电银膜作为施加电压的电极；将所述多片压电陶瓷片以预定分布方式粘接在激光陀螺的上下表面，并将所述多片压电陶瓷片的两个电极引出线分别连接，构成正电极和负电极；所述正电极和负电极分别连接到所述电学放大器的正电压输出端子和负电压输出端子；所述惯导系统加速度计检测激光陀螺敏感轴向上的加速度并生成所述敏感轴向上的加速度信息，所述惯导系统加速度计将所述加速度信息提供给所述电学放大器；所述电学放大器根据所述加速度信息，将表征激光陀螺敏感轴向上的加速度大小的电压线性转换为控制压电陶瓷片的压电陶瓷矫正电压；所述压电陶瓷矫正电压由电学放大器正电压输出端子和负电压输出端子输出到所述压电陶瓷片的正电极和负电极；通过所述压电陶瓷矫正电压控制所述压电陶瓷的弯曲形变。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷片被制成长条状薄片，使用环氧胶粘接在激光陀螺的敏感轴向的上表面及下表面上，且多片所述压电陶瓷片在激光陀螺的上表面及下表面上按中心对称的方式排列。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述长条状薄片的压电陶瓷片的材料为 PZT
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5。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷片两个表面的导电银膜上分别引出一根电极引出线；或者，在所述压电陶瓷片的一个面上设置一个与本面导电银膜绝缘的电极引出点，所述电极引出点与另一个面的导电银膜构成电连接；一个所述电极引出线设置在本面导电银膜上，另一根电极引出线设置在所述电极引出点上。5.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立斌，
申请(专利权)人：天津集智航宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：