[发明专利]有源磁悬浮加速度计

说明书

本发明涉及一种高对准、高稳定、高分辨率的有源磁悬浮加速度计，包括短路匝角度传感器、永磁力矩器、液浮加宝石轴承及有源磁悬浮定中、双端波纹管体积补偿。当惯性加速度作用到浮子上时，摆垂发生偏转，角度传感器敏感偏转角，经力反馈回路产生控制电流，施加到永磁力矩器控制线圈，使摆垂恢复到初始“零位”。控制电流的大小符号对应惯性加速度的大小和方向。上述技术措施的采用提高了加速度计的精度，尤其是加速度计工作在“门”状态下的精度较液浮积分摆式加速度计提高了近一个数量级。本发明所设计的加速度计采用有源磁悬浮技术在国内也是首次应用。采用本技术后，大大提高了加速度计稳定性和动态适应性，适合用于被稳定在惯性空间导航系统应用。

技术领域

本发明属于加速度计技术领域，尤其是一种高对准、高稳定、高分辨率的有源磁悬浮加速度计，特别适合用于被稳定在惯性空间的惯性导航仪系统。

背景技术

以往惯性导航系统加速度计采用的是液浮积分摆式加速度计。该加速度计主要技术包括：1)动圈角度传感器技术；2)永磁力矩器技术；3)液浮加宝石轴承定中技术；4)单端波纹管体积补偿技术。当惯性加速度作用到浮子上时，摆垂发生偏转，角度传感器敏感偏转角，经力反馈回路产生控制电流，施加到永磁力矩器控制线圈，使摆垂恢复到初始“零位”。控制电流的大小符号对应惯性加速度的大小和方向。

这类加速度计浮子定中技术采用的是液浮加宝石轴承。液浮使浮子处于中性悬浮，宝石轴承支撑浮子上的球小轴，定中并减少摩擦。该结构定中精度主要由球小轴与宝石轴承配合的间隙来决定。当加速度计从一个姿态翻转到另一个姿态，由于输入对准误差角的存在，加速度计稳定时间长，重复精度差。尤其是加速度计工作在“门”状态下，轴向大间隙的存在，更加剧了稳定时间长、重复精度差。对要求被稳定在惯性空间工作的加速度计导航系统是很致命。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种高对准、高稳定、高分辨率的有源磁悬浮加速度计。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种有源磁悬浮加速度计，其特征在于：主要包括传感器、力矩器、浮子部件、左端盖部件、右端盖部件、调整端盖部件、壳体部件、体积补偿装置、测温和保温部件、磁悬浮控制模块，所有部件设计尽量作到对称安装，浮子部件形成不平衡质量的摆垂，敏感加速度，传感器转子、力矩器转子安装到浮子部件的两端，支撑浮子部件的球小轴安装到输出枢轴上；

径向磁悬浮动子与传感器转子、力矩器转子同轴同平面安装，轴向磁悬浮动子安装在浮子部件的两端，与径向磁悬浮动子邻近安装；左端盖部件安装有传感器定子、传感器导磁环、左径向磁悬浮定子和调整端盖部件，右端盖部件安装有力矩器定子、力矩器导磁环、右径向磁悬浮定子和调整端盖部件，调整端盖部件安装有轴向磁悬浮定子和宝石轴承部件；

壳体部件安装有加热线圈；体积补偿装置安装有波纹管；测温和保温部件安装有热敏线圈和测温线圈，测温和保温部件位于浮子部件外围的中部；磁悬浮控制模块包括全部径向和轴向磁悬浮控制线路。

而且，所述的径向磁悬浮定子包括极靴式磁芯、线圈、定位套筒和环氧树脂胶，磁芯为八极结构，分X、Y两轴对称分布。

而且，所述的浮子部件端部同轴安装有源磁悬浮动子，左端盖部件和右端盖部件上安装有源磁悬浮定子；有源磁悬浮动子与有源磁悬浮定子同轴间隙配合，有源磁悬浮动子包括径向磁悬浮动子和轴向磁悬浮动子，有源磁悬浮定子包括左径向磁悬浮定子和右径向磁悬浮定子。

而且，在浮子部件端部同轴安装有球小轴，左端盖部件和右端盖部件上安装有宝石轴承，球小轴与宝石轴承间隙配合，宝石轴承支撑浮子部件上的球小轴，定中并减少摩擦。

而且，所述的传感器为短路匝传感器，包括传感器定子、传感器转子和导磁环，传感器定子包括定子磁芯、激磁线圈、输出线圈、定位套筒和环氧树脂胶，磁芯为八极结构，其上激磁线圈和输出线圈间隔串联绕制，传感器转子为短路环，材料与浮子部件的浮筒同材。