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陀螺力矩器溫度系數(shù)測量解決方案

項(xiàng)目背景

  在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,陀螺和加速度計(jì)是系統(tǒng)的核心器件。陀螺和加速度計(jì)的工作精度,可靠性和穩(wěn)定性是決定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度、可靠性和穩(wěn)定性的重要因素之一。隨著慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,其使用的環(huán)境也變得日益惡劣。要保證在各種惡劣環(huán)境中可靠穩(wěn)定的工作,就必須對(duì)各種環(huán)境的變化作出補(bǔ)償。在各種環(huán)境因素影響中,溫度的漂移是慣性器件的主要誤差源。因此,陀螺和加速度計(jì)的溫度誤差測量和補(bǔ)償技術(shù)的研究是當(dāng)前慣性導(dǎo)航技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題之一。

需求分析

  對(duì)于動(dòng)力調(diào)諧陀螺和石英撓性加速度計(jì),溫度對(duì)器件精度的影響主要表現(xiàn)在熱脹冷縮使器件變形引起轉(zhuǎn)子體質(zhì)心軸向偏移、徑向不平衡、不等彈性,力矩器內(nèi)部各種材料的物理參數(shù)的變化等。上述影響中,力矩器內(nèi)部材料物理參數(shù)的變化(主要是永磁磁性材料和軟磁材料的溫度系數(shù))占主要地位。因此,測量和補(bǔ)償力矩器溫度系數(shù)成為提高動(dòng)力調(diào)諧陀螺和石英撓性加速度計(jì)性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素。

測量原理

  • 采用測試間隙磁場中通電線圈力的變化來測量間隙磁場的變化,從而計(jì)算出溫度系數(shù)。
  • 根據(jù)電流在磁場中力的效應(yīng),設(shè)計(jì)該測試系統(tǒng)。在磁場中F=BIL,力和磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度是線性的關(guān)系,那么測量導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生的力就可以推算磁場的大小。磁場測量的精度取決于電流、導(dǎo)線長度以及力。在B、L一定時(shí),F(xiàn)與B成正比。即B=KF。如果分別測得溫度T1、T2 時(shí)的對(duì)應(yīng)力F1、F2,則溫度系數(shù)可由以下公式α=(B2-B1)/(T2-T1)/B1=(F2-F1)/(T2-T1)/F1。

解決方案

  采用高穩(wěn)定恒流源保證測試線圈電流穩(wěn)定,高精度分析天平檢測電磁力的變化,熱敏電阻測量溫度變化,可以準(zhǔn)確的得到磁場變化和溫度的關(guān)系,所有數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入電腦,數(shù)據(jù)處理后即可測得不同溫度下溫度系數(shù)。



系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

技術(shù)參數(shù)

  • 測試間隙磁場溫度系數(shù)分辨率:1×10-5
  • 測量溫度范圍:-40℃-100℃;
  • 溫度顯示分辨率:0.1℃;
  • 滿足力矩器不同結(jié)構(gòu)測試;
  • 測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性:包括二次裝卡和二次開機(jī),測量值有效數(shù)字的±5×10-2:如測量平均值為4×10-4/℃,重復(fù)測量值為(3.8—4.2)×10-4/℃之間。

軟件界面









 
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