半球諧振陀螺誤差分析與測試方法設計.pdf

1、半球諧振陀螺(HemisphericalResonatorGyro)，是一種極具發(fā)展前景的新型高精度陀螺，是航空和航天飛行器捷聯慣導系統(tǒng)中最有前景的敏感器件，是未來高精度、長壽命陀螺的發(fā)展方向。其結構特點和較高的技術指標決定了其可在兵器、航空、航天等多種領域得到廣泛應用，特別是在環(huán)境衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、空間站、月球探測、太空天文望遠鏡和深空探測等空間應用中，它無疑是最佳的選擇，具有廣闊的應用前景。
　　首先，本文分析了半球諧振陀螺的結

2、構與優(yōu)勢，介紹了其在空間任務中的應用實例，總結了國內外的研究現狀和不足，確立了本文的研究方向。然后討論了半球諧振陀螺儀的基本理論，在基希霍夫-李雅夫假設下利用布勃諾夫-加廖爾金法推導了半球諧振子的環(huán)形模型運動方程，介紹了諧振子品質因數的概念，推導了諧振子環(huán)形模型位置激勵和信息采集系統(tǒng)工作原理，分析了半球諧振陀螺的誤差源，為進一步的工作打下基礎。
　　其次，本文介紹了半導體器件的噪聲源特性和Allan方差概念，在此基礎上針對半球諧振

3、陀螺儀的隨機噪聲特性分別設計了不同陀螺同頻率采樣、同一陀螺變頻率采樣和24位置擬合等實驗，根據Allan方差和數字信號處理的相關理論識，分析了國產半球諧振陀螺的各項指標與性能，總結了其存在的不足，并利用Allan方差法將國產新老型號半球諧振陀螺進行了對比，得出了國產半球諧振陀螺精度雖有較大提高但爆裂噪聲仍不可忽視的結論。然后，結合諧振子二階振型推導了半球諧振陀螺的激勵與信號檢測系統(tǒng)工作原理和諧振子質量不平衡對振動的敏感性，通過MATLA

4、B仿真分析了激勵電極和拾振電極環(huán)向分布角位置誤差、拾振電極和激勵電極角位置對準誤差、組合檢測角位置誤差和諧振子質量不平衡對振動的敏感性等因素對陀螺的輸出產生的影響。
　　最后，本文研究了半球諧振陀螺誤差辨識的測試方法與手段，從理論上推導了激勵與信號檢測系統(tǒng)角位置誤差、諧振子質量前三次諧波偏差和重力相關性漂移的測定原理。根據實驗室現有的條件，重點進行了比力相關性漂移的測定實驗，實驗結果表明目前國產半球諧振陀螺受比力的影響仍然不可忽視