液浮飞轮式角加速度计的研制

　　近10年来，美国、日本等技术发达的国家都致力于研制角加速度计以替代利用陀螺、线加速度计布阵的角加速度间接测量法，因为后者是将感应到的速度信号转换成角加速度，其转换复杂、精度低、成本高，为此，微小角加速度的精密测量已是当今巫待解决的课题.

　　上海交通大学仪器工程系在研制高精度低过载液浮摆式线加速度计的基础上，进一步研制难度更大的液浮飞轮式角加速度计，用来直接精密测定运动载体(如火箭、导弹、卫星、船舶摇摆)的角运动参数.其测量范围:IJ‘一10一‘rad/s’，线性度和重复性:1%FS，分辨率:10一‘rad/s’，频响:0.1一zoHz，体积semxsem火sem，重量小于5009，输出信号:DC.

　　1工作原理

　　液浮飞轮式角加速度计由传感器和二次仪表两部分组成.图1(a)为角加速度计结构图，左端为激振支承和反馈元件力矩传感器，右端为激振支承和角度传感器，中间是核心组件一一液浮飞轮，组件两端同轴安装力矩传感器和角度传感器动圈.为达到前述的性能指标，尽量减小阂值和提高分辨率，本文采取以下措施:

　　(1)为使枢轴上受到的摩擦力矩趋向于零，将飞轮做成空心浮筒，在表壳与浮筒之间充以高粘度、高比重的氟氯油，通过静平衡使飞轮组件的重力等于它受到的浮力，使支承飞轮的轴承处的正压力趋近于零.

　　(2)为使飞轮组件的摆量趋近于零，通过精心的全方位平衡，将飞轮组件的重心、浮心、支心重合于一点，使其只感应角加速度，不感应线加速度.

　　(3)采用温控回路，使工作油温保持在60士0.1℃.考虑到士0.IC的变动，将导致氟氯油比重和飞轮组件体积的变化，出现剩余重力或剩余浮力.为减小剩余.摩擦力矩的影响，作者除采用州4. 5mm球形轴尖支承于圆柱形宝石孔中外，还将宝石孔装在压电陶瓷激振片上.激振时，在球轴尖与宝石孔间产生流体动力油膜，从而使摩擦系数趋近于零.图t(b)是角加速度计的原理图.

　　角加速度计的二次仪表由伺服回路(见图2),精密温控回路和压电陶瓷激振片信号源等组成，二次仪表通过屏蔽电缆与表头相连.

　　角加速度计的工作原理是:当壳体受到角加速度8作用时，飞轮的惯性矩J8使飞轮相对壳体转过a角度，于是表头内的角度传感器就有正比于转角的信号输出，这一信号经放大、滤波、解调、功放后形成一个与口成正比的电流1加到表头内的力矩器中，产生与J}相反的恢复力矩，使偏转的飞轮回复到零位附近，取样电阻上的电压t即可表示所测角加速度夕的大小.

　　2飞轮组件及其全方位随遇平衡