陀螺仪和加速度计是惯性导航系统的核心组件。它们的精度、可靠性和稳定性对惯性导航系统的精确性、可靠性和稳定性起着重要作用。随着惯性导航系统应用领域的不断扩大,其操作环境也变得更加恶劣。为了确保在各种恶劣环境下仍能可靠稳定地工作,必须对环境变化进行补偿。温度的漂移是惯性器件最主要的误差来源之一,在各种环境因素的影响下尤为突出。因此,研究陀螺仪和加速度计的温度误差测量和补偿技术已成为当前惯性导航技术研究的热门课题之一。
需求分析
动力调谐陀螺和石英挠性加速度计受温度影响的精度问题涉及多个方面,如热胀冷缩导致器件变形,进而引起转子体质心轴向偏移、径向不平衡和不等弹性,以及力矩器内部材料物理参数的变化等。在这些影响因素中,力矩器内部材料物理参数的变化(主要是永磁磁性材料和软磁材料的温度系数)占据了主导地位。因此,测量和补偿力矩器温度系数成为提高动力调谐陀螺和石英挠性加速度计性能指标的关键因素。 测量原理 通过测量间隙磁场中通电线圈力的变化来推断间隙磁场的变化,并据此计算温度系数。该测试系统根据电流在磁场中产生力的效应进行设计。根据F = BIL(力和磁场磁感应强度的线性关系),可以推算出导体在磁场中所产生力的大小,进而获得磁场的大小。磁场测量的精度与电流、导线长度以及所受力的大小有关。在一定磁场强度B和导线长度L的条件下,力F与磁场强度B成正比,即B = KF。如果分别测量在温度T1和T2下对应的力F1和F2,则可以通过公式α = (B2 - B1)/(T2 - T1)/B1 = (F2 - F1)/(T2 - T1)/F1计算出温度系数。 解决方案 采用高稳定恒流源来确保测试线圈电流的稳定,使用高精度分析天平检测电磁力的变化,并使用热敏电阻测量温度的变化,以准确地获取磁场变化与温度之间的关系。所有数据都会自动读入电脑,并在进行数据处理后得到不同温度下的温度系数。
系统结构
技术参数
- 测试间隙磁场温度系数分辨率:1×10-5
- 测量温度范围:-40℃-100℃;
- 温度显示分辨率:0.1℃;
- 满足力矩器不同结构测试;
- 测试数据的重复性:包括二次装卡和二次开机,测量值有效数字的±5×10-2:如测量平均值为4×10-4/℃,重复测量值为(3.8—4.2)×10-4/℃之间。
软件界面