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陀螺力矩器溫度系數測量解決方案

項目背景

  在慣性導航系統中,陀螺和加速度計是系統的核心器件。陀螺和加速度計的工作精度,可靠性和穩定性是決定慣性導航系統精度、可靠性和穩定性的重要因素之一。隨著(zhù)慣性導航系統的應用領(lǐng)域的不斷擴大,其使用的環(huán)境也變得日益惡劣。要保證在各種惡劣環(huán)境中可靠穩定的工作,就必須對各種環(huán)境的變化作出補償。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,陀螺和加速度計的溫度誤差測量和補償技術(shù)的研究是當前慣性導航技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題之一。

需求分析

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

測量原理

  • 采用測試間隙磁場(chǎng)中通電線(xiàn)圈力的變化來(lái)測量間隙磁場(chǎng)的變化,從而計算出溫度系數。
  • 根據電流在磁場(chǎng)中力的效應,設計該測試系統。在磁場(chǎng)中F=BIL,力和磁場(chǎng)磁感應強度是線(xiàn)性的關(guān)系,那么測量導體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的力就可以推算磁場(chǎng)的大小。磁場(chǎng)測量的精度取決于電流、導線(xiàn)長(cháng)度以及力。在B、L一定時(shí),F與B成正比。即B=KF。如果分別測得溫度T1、T2 時(shí)的對應力F1、F2,則溫度系數可由以下公式α=(B2-B1)/(T2-T1)/B1=(F2-F1)/(T2-T1)/F1。

解決方案

  采用高穩定恒流源保證測試線(xiàn)圈電流穩定,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,可以準確的得到磁場(chǎng)變化和溫度的關(guān)系,所有數據自動(dòng)讀入電腦,數據處理后即可測得不同溫度下溫度系數。



系統結構

 

技術(shù)參數

  • 測試間隙磁場(chǎng)溫度系數分辨率:1×10-5
  • 測量溫度范圍:-40℃-100℃;
  • 溫度顯示分辨率:0.1℃;
  • 滿(mǎn)足力矩器不同結構測試;
  • 測試數據的重復性:包括二次裝卡和二次開(kāi)機,測量值有效數字的±5×10-2:如測量平均值為4×10-4/℃,重復測量值為(3.8—4.2)×10-4/℃之間。

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