陀螺翻滚试验台角位移和角速度偏移量的实时在线检测

　　l引言

　　目前，惯性导航技术已广泛地应用于航天、航空和潜艇导航中。在惯性导航系统中，对精密昂贵平台角位移和角速度漂移的实时在线测试要求比较高。以往，人们对角位移的检测一般采用霍尔元件，感应同步器和数显表。霍尔元件在此可以说起类似于键相的作用，即确定感应同步器和数显表的零点，感应同步器和数显表用来对角位移进行精确的分度。对角速度的检测一般采用测速电机，测速电机输出的电压信号正比于平台的角速度。然而，上述这种方法只能检测出陀螺平台角位移和角速度的相对偏移量，即它们所检测得的都是工作台相对于台座(或更确切地说是感应同步器或测速电机中转子相对于定子)的角位移或角速度的偏移量，而对于平台由于自身机械结构或安装问题引起的角位移和角速度偏移量则不可能检测出来。

　　但是，如果我们把陀螺翻滚试验台稳定运转看成是一种平衡状态的话，则其漂移便可以认为是一处在其平衡位置附近的随机振动，既然是一种振动，则我们就可以利用地震式绝对振动传感器对其进行检测。

　　由于地震式绝对振动传感器检测得的是漂移平台在惯性空间中的绝对振动，在此振动信号中，不仅包含了平台相对于台座和相对漂移，而且也包含了陀螺平台工作台面的平面度、各机构部件的振动以及整个平台的摇摆。利用一组传感器置于陀螺平台上，并对各传感器所检测得的振动信号进行处理，便可分离出各种振动成份。这不仅可检测出陀螺平台相对于台座的角位移和角速度偏移量，为平台伺服驱动系统的实时修正提供参考输入;而且，也可检测出整个陀螺平台的振型，为陀螺平台调平系统和方位对准系统的实时补偿提供依据.

　　2测试系统布置

　　由前述可知，当陀螺翻滚试验台位移和角速度不存在漂移时，则振动传感器的输出为零。如果存在漂移，则在振动传感器的输出端便能很好地反映出来。由于超低频绝对振动传感器具有灵敏度高，重复性好，特别是具有对低频段较敏感的特点;同时，由于陀螺翻滚试验台角位移和角速度的漂移主要都是低频成份;然而，对于陀螺翻滚试验台角位移和角速度的漂移，利用超低频绝对振动传感器进行检测，可望获得比较好的效果.　当陀螺翻滚试验台水平放置时，其角位移和角速度的漂移则为水平随机振动。为检测此振动信号，我们可以将超低频水平绝对振动传感器直接放置于试验台上。传感器的输出信号经放大送至示波器、磁带记录仪和振动分析仪进行显示、分析和记录。

　　实验所用试验台为航空工业总公司三O三所研制的直径为22cm陀螺翻滚试验台。试验台的控制部分为清华大学精仪系陀螺教研组为此试验台配制的8098单片机控制系统，传感器为清华大学精仪系测试教研组研制的VDP型超低频振动绝对位移和速度传感器。磁带记录仪为SONY公司生产的FE一30A型磁带记录仪，示波器为DSS6521型数字式存贮示波器。同时，我们还利用了清华大学精仪系测试教研组研制的ZZCF一1型智能振动测试分析仪，进行实时在线分析。实验系统总、体方框图如图1所示。