确定第二阶轴向对称振动传感器转速的方法包括如下步骤：在相对于电极的Ｎ个振动位置处连续地计算转速，各位置几何上偏离预定的角度，通过施加运动指令同时使用预先确定的比例因子，使所述振动从一个位置移动到另一位置；以及取Ｎ个位置处求得的转速的平均值（１５）；位置的数量Ｎ和各位置之间的角度使得计算平均值用来消除振动的谐波漂移的至少一个分量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及确定轴向对称振动传感器转速的方法，并涉及包括轴向对称振动传感 器的对应的惯性装置。具体来说，本专利技术涉及在振动位置呈现角度漂移的传感器，该振动位 置调和地(harmonically)取决于所述振动相对于装置外壳的位置。
技术介绍
为了确定运载器的定向，尤其是为了为飞机导航，已知能够利用一种具有一个或 多个轴向对称振动传感器的惯性装置，每个传感器利用具有对称性的谐振器，振动阶次等 于或大于4，并实施两个相同而正交的衰减振动模态，并呈现相对于对称轴线的具有η阶周 期性的变形，即，在围绕对称轴线的一全周的回转中，变形呈η次同样的振动模式。尤其是， 已知可利用诸如半球形钟形振动传感器那样的第二阶传感器，传感器具有合适数量的电极 或夸普森(quapason)，其中，两模态的振动方向几何上不正交，但模态正交，即，振动方向模 态上偏移π。还已知，轴向对称振动传感器适于以自由陀螺模态或速度陀螺模态操作。在自由 陀螺模态中，振动持续但其位置任其自由；当运载器的定向变化时，相对于底部的振动位置 代表着运载器所转过的角度。在速度陀螺模态中，振动持续而其相对于底部的位置通过施加合适的电子指令而 保持固定；正是这些指令值在惯性空间中代表着运载器的转速。还已知，振动陀螺仪具有漂移误差。当陀螺仪在速度陀螺模态中操作时，即使运载 器不经受任何转动，振动位置的变化也表明了其漂移误差。该漂移有两个分量，即恒定(或 DC)分量和称之为“交变”漂移分量的分量，对于半球形谐振器陀螺仪来说，恒定分量是每小 时百分之几度的量级，交变分量由谐波组成，主要是由与振动传感器同样阶数η的谐波和 阶数是振动传感器阶数两倍的谐波组成，该分量取决于振动的位置。对于半球形谐振器陀 螺仪来说，η阶谐波产生的漂移误差，其量级为每小时ι度，2η阶谐波产生的漂移误差，其量 级为每小时ι/ ο度。已知可在车间内校准陀螺仪，以便建立起陀螺仪使用时可被使用的对应表。然而， 漂移误差不仅是振动位置的函数，而且是环境温度和陀螺仪老化程度的函数。因此，实践中 校正的可能性是有限的。
技术实现思路
本专利技术的目的是确定轴向对称振动传感器的转速，同时最大程度地减小漂移误差。为了达到该目的，本专利技术提出一种确定轴向对称振动传感器转速的方法，该振动 传感器具有与控制电极和探测电极关联的振动构件，以产生呈现变形的振动，该变形具有η 阶的周期性且具有可变的位置，该位置是传感器转速的函数。该方法包括如下步骤-在相对于电极的数量为N的振动位置处连续地计算转速，各位置几何上偏离预定的角度，通过施加运动指令同时使用预先确定的比例因子，使振动从一个位置移动到另一位置；以及-取N个位置处求得的转速的平均值；位置的数量N和位置之间的角度应使得计算平均值用来消除振动的谐波漂移的至少一个分量。谐波带来的误差与其幅值相关，谐波的相位取决于振动位置。因此，通过求多个位置处计算速度的平均值，就能利用幅值之和为零的诸位置来消除谐波的影响，给定这些位 置处的谐波相位，例如其中谐波具有绝对值相同的幅值但相位相反的那些位置。因此，不管 温度和传感器老化程度如何，都可将漂移误差减到最小。较佳地，对N个振动位置计算速度，诸位置之间的角度差与位置的数量N相关，并与振动模态变形的阶数η相关，应用公式诸位置之间的角度位置=2 π /Nn因此，如下给出由N个位置得到的两个连续位置之间的角度差；-对于Ν=2为π/η-对于N = 3 为 2 π /3η-对于Ν= 4为 π/2η-等。在特殊实施例中，对两个振动位置计算速度，S卩，第一位置和相对于第一位置偏移 角度η/n的第二位置。这消除η阶谐波的影响。对于偏移π /n的两个振动位置，η阶谐波具有绝对值相 等但符号相反的幅值，这样，通过求偏移η/η的两个几何位置中计算值的平均，模态偏移 是η，以使由η阶谐波引起的误差幅值可被抵消。根据本专利技术该实施例的有利方面，对两个另外的振动位置计算速度，S卩，在几何上 相对于第一位置偏移η /2η和3 π /2η的位置。这不仅消除了 η阶谐波的影响，而且消除了 2η阶谐波的影响。在几何上偏移π /2η 的位置和几何上偏移3 π /2η的位置之间，模态偏移是π，以使η阶谐波按如上所述可被消 除。此外，对于初始位置和几何上偏移η/n的位置，2η阶的谐波产生幅值相等符号相同的 漂移误差，但对几何上偏移η /2η和3 π /2η的位置，2η阶的谐波产生与初始位置的漂移误 差幅值相等但符号相反的漂移误差。通过求四个计算值的平均，由此可消除2η阶谐波引起 的误差。在第二实施例中，对三个振动位置计算速度，S卩，第一位置、相对于第一位置偏移 2 π /3η的第二位置、以及相对于第一位置偏移4 π /3η的第三位置。根据与上述相同的原理，使用三个位置可使η阶尤其是2η阶谐波被消除。借助本专利技术，且由于恒定分量和幅值相当小的较高阶的谐波，残余的漂移误差因 此很小。然后，在装置初始校准过程中，该误差可被补偿，仅起初很小并被补偿的值的变化 将会干扰装置转速的测量。用来测量振动角度位置的电子编码器所产生的线性误差在输入值为零时最大，于 是，适于将测量转速的角度选择成避免让探测电极输出零值信号(这些信号输入到角度编 码器)。一般来说，在N个位置上求平均，能消除数列2kN的谐波之外的所有谐波，其中，k 是任意整数。在半球形振动陀螺仪用于第二阶变形的特殊情形中，S卩，η = 2 -选择两个角度位置Θ0和Θ2= 6 0+90°，用来消除2、6、10、14、18、20阶谐波；-选择三个角度位置Θ0和Θ4=θ 0+60°和Θ5= θ 0+120°，用来消除2、4、 8、10、14、16、20阶谐波；以及-选择四个角度位置Θ0、Θ1= θ 0+45°、Θ2= θ 0+90° 和 Θ3= θ 0+135°， 用来消除2、4、6、10、12、14、18、20阶谐波。应该看到，选择三个位置是特别地合适，因为能够用较少数量的位置来消除第二 和第四阶的谐波，它们是最有利于交替漂移的谐波，还消除次重要的较大数量的谐波。还合适地观察到，如上所述，本专利技术取决于由于谐振器的谐波的漂移产生的不同 振动位置之间测得的转速差因此，在全部测量中，施加到传感器的转速必须恒定不变，因 为否则的话谐波漂移项不能抵消掉。然而，实际的限制是要知道对应于进行测量的时间段 之间的转速差，恒速只不过是差为零的特殊情形。本专利技术还提供用来实施本专利技术方法的惯性装置。该惯性装置包括具有与控制电 极和探测电极关联的振动构件的轴向对称的振动传感器；激励电极以产生振动的装置；在 相对于电极的N个振动位置的每个位置处计算传感器转速的装置；施加运动指令同时使用 预先确定的比例因子直到振动达到N个位置中每个位置的装置；以及求取N个振动位置中 计算的传感器转速之间平均值的装置。附图说明阅读以下参照附图给出的对本专利技术具体的、非限制性的实施例的说明，可理解本 专利技术其它的特征和优点，附图中图1是沿图2中线I-I截取的轴向示意截面图，显示半球形钟形振动传感器；图2是沿图1中线II-II截取的截面图；图3是流程图，示出本专利技术方法的实施例及其各种应用；图4是曲线图，示出第二阶谐波和第四阶谐波的幅值，它们是相对于参照电极振 动位置的函数；以及图5是地球图和振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种确定轴向对称振动传感器（７）转速的方法，所述振动传感器具有与控制电极（４）和探测电极（５）关联的振动构件（１），以便产生呈现变形的振动，所述变形具有ｎ阶的周期性，且所述振动具有可根据所述传感器的转动变化的位置（θ），其特征在于，所述方法包括如下步骤：－在相对于所述电极的Ｎ个振动位置处连续地计算所述转速，所述位置几何上偏离经过预定的角度，通过施加运动指令同时使用预先确定的比例因子，使所述振动从一个位置移动到另一位置；以及－取所述Ｎ个位置处计算的转速的平均值（１５）；位置的所述数量Ｎ和所述位置之间的所述角度使得计算平均值用来消除所述振动的谐波漂移的至少一个分量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-8-23 0705976一种确定轴向对称振动传感器(7)转速的方法，所述振动传感器具有与控制电极(4)和探测电极(5)关联的振动构件(1)，以便产生呈现变形的振动，所述变形具有n阶的周期性，且所述振动具有可根据所述传感器的转动变化的位置(θ)，其特征在于，所述方法包括如下步骤-在相对于所述电极的N个振动位置处连续地计算所述转速，所述位置几何上偏离经过预定的角度，通过施加运动指令同时使用预先确定的比例因子，使所述振动从一个位置移动到另一位置；以及-取所述N个位置处计算的转速的平均值(15)；位置的所述数量N和所述位置之间的所述角度使得计算平均值用来消除所述振动的谐波漂移的至少一个分量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对N个振动位置计算所述速度，所述位置之 间的所述角度差与位置的所述数量N相关，并与所述振动模态变形的阶数n相关，应用公 式各位置之间的角度位置=2 Ji /Nn。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对两个振动位置计算所述速度，即，第一位 置(e 0)和相对于所述第一位置偏移角度JI /n的第二位置。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对两个另外的振动位置计算所述速度，即， 在几何上相对于所述第一位置偏移n /2n和3 Ji /2n的位置。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对三个振动位置计算所述速度，即，第一位 置(9 0)、相对于所述第一位置偏移角度2 ji /3n的第二位置，以及相对于所述第一位置偏 移4Ji/3n的第三位置。6.如上述权利要求中全部项或某些项所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述预 先步骤使所述振动的定位占据选择成使对应的探测信号具有非零值的角度。7.如上述权利要求中全部项或某些项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤-比较(22)所述运动指令和实际对应角度；以及 -从所述比较中推导出对所述比例因子...
【专利技术属性】
技术研发人员：JM卡荣，D罗伯伏罗伊德，
申请(专利权)人：萨甘安全防护公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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