导电游丝对挠性摆式加速度计偏值影响

　　1 前言

　　惯性导航技术通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度，经积分运算得到载体的速度和位置信息。陀螺和加速度计是惯导系统中重要的敏感器件，它们的性能和精度直接影响惯性导航和惯性制导系统的精度[1]。在惯导加速度计中，没有加速度输入时加速度计仍有一定的输出信号，将此输出量折合成输入加速度的数值即为偏值误差[2]。偏值误差的来源主要包括干扰力矩、挠性杆的弹性恢复力矩等因素，因此对各干扰因素进行量化分析，找出其中的主要影响因素并加以控制对减小加速度计偏值误差具有十分重要的意义。导电游丝通常是惯导系统中可动部分与不可动部分之间重要的连接枢纽，起到信号传递的作用。同时，导电游丝也是一种能产生反作用力矩的弹性元件，由导电游丝引入的干扰力矩是加速度计偏值误差的来源之一。由于量级微小，而且导电游丝是人工装配，不确定性较大[3]，无法采用直接测量的方式进行研究，因此考虑采用有限单元法对挠性摆式加速度计导电游丝的性能进行分析。

　　挠性摆式加速度计与液浮陀螺工作原理不尽相同：在单自由度液浮陀螺中导电游丝将浮子与壳体接线柱连接在一起，传输浮子所需要的电信号;而挠性摆式加速度计通过导电游丝传递摆组件线圈和上级板之间的电信号。因此，有必要对挠性摆式加速度计摆组件中的导电游丝进行研究。根据挠性摆式加速度计的静态工作原理和误差分析，采用有限元方法计算两种工艺中不同形状、尺寸的导电游丝对摆组件产生的作用力矩，为定量分析导电游丝引入的偏值误差提供了理论依据，并提出多种减小干扰力矩的优化设计方案。

　　2 基本原理

　　2.1干扰力矩对偏值误差的量化分析

　　挠性摆式加速度计是由两根制成特殊形状的挠性杆支承摆组件与仪表壳体连接，挠性杆绕输出轴的弯曲刚度很低，而其他方向的刚度很高[7]。当仪表壳体沿输入轴作加速运动时，检测质量因惯性而绕输出轴转动，传感元件将这一转角变换为电信号，经放大后馈送到力矩器构成闭环。力矩器产生的反馈力矩与检测质量所受到的惯性力矩相平衡[8]。

　　根据挠性摆式加速度计的误差分析[9]，为了量化干扰力矩对加速度计示值的影响，则其他干扰输入应忽略，即动态输入αpθ、干扰电压 ΔUS、弹性恢复角 β、零位输出漂移 ΔUa皆取为零。当没有加速度输入时，加速度计的输出折合成的输入量即偏值误差

　　式中：α0———偏值误差;

　　KB———摆性;

　　Md———干扰力矩;

　　β———弹性恢复角;