[实用新型]多组合角速率陀螺仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及惯性测量系统技术领域，尤其是涉及一种用于测量平面坐标系中一个轴的角速率的多组合角速率陀螺仪。

背景技术

目前，在导弹控制，地质勘测，工业控制，航空飞行器稳定控制，捷联惯导，汽车自动驾驶及机器人控制等行业领域中普遍使用的角速率陀螺仪，其产品绝大部分都是机械式的，如液浮或半液浮，挠性有旋转马达的角速率陀螺仪等。这些老式角速率陀螺仪在实际应用中存在的突出缺点是：体积大、价格昂贵、易损坏、耐冲击加速度低，寿命短，测量范围小(老式角速率陀螺最大测量值仅500°/s)，频响低(最多为100Hz)以及多不具备自检测(self-Test)功能等，即使是当今较先进的光纤或激光陀螺仪，也是由于其价格昂贵及体积大等原因而很难得到广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多组合角速率陀螺仪，其结构简单、体积小、重量轻、造价低且使用操作简便，并具备自检测功能，可靠性高、使用寿命长且应用范围广。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多组合角速率陀螺仪，其特征在于：包括六个用于测量空间Z轴方向角速率的角速率陀螺仪、分别对六个角速率陀螺仪所输出模拟信号进行模数转换的A/D采样电路以及对经A/D采样电路转换所输出的六路数字信号进行融合处理并输出一准确实时检测信号的处理器。

所述处理器包括分别与A/D采样电路相接且对A/D采样电路所输出数字信号进行卡尔曼滤波的FPGA芯片，以及对FPGA芯片所输出六路信号进行融合处理并输出一准确实时检测信号的DSP处理电路。

所述DSP处理电路的输出信号经接口电路后输出；所述DSP处理电路由输入回路五、DSP处理器、时钟电路和复位电路组成，输入回路五接DSP处理器；所述DSP处理器的输出信号分三路，一路经时钟电路接DSP处理器的输入端，一路经复位电路接DSP处理器的输入端，另一路接接口电路的输入端。

所述A/D采样电路由输入回路四、校准回路四、运算器二、A/D转换器和反馈回路四组成，所述输入回路四接A/D转换器；所述A/D转换器的输出信号分三路，一路经运算器二和校准回路四后接A/D转换器的输入端，一路经反馈回路四接A/D转换器的输入端，另一路接FPGA芯片。

所述角速率陀螺仪为芯片ADXRS150，所述A/D转换器为芯片ADS1251，所述FPGA芯片为芯片EP2C20，所述DSP处理器为DSP芯片TMS320。

所述角速率陀螺仪包括依次串接的敏感电路、信号处理器和主放大器；所述主放大器还接有分别对其进行控制的零偏置控制器、量程扩展器和带宽扩展器，所述零偏置控制器、量程扩展器和带宽扩展器相并联且三者的共同输出端均接主放大器的输入端。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、不仅结构简单，加工制作方便，而且使用操作方便，并具备自检测功能，可准确测量平面坐标系中的状态；2、角速率陀螺仪属于无旋转马达的固态角速率传感器，其内部电路工作构件采用微机械-电子系统(MEMS)技术的芯片且均采用双极型金属氧化物半导体(BIMOS)技术的生产和球形网格排列的载流焊工艺技术进行加工制造，因而产品具有高可靠性和高封装坚固性；3、体积小、重量轻、造价低且使用寿命长，同时，使用操作简便、便于推广应用，因而在实践中的应用范围十分广泛，可广泛用于导弹控制，地质勘测，工业控制，航空飞行器稳定控制，捷联惯导，汽车自动驾驶及机器人控制等行业领域；4、测量的准确度高，分别通过六个单轴角速率陀螺仪对空间坐标系中Z轴的角速率进行测量，六个角速率陀螺仪的输出信号经A/D转换电路转换后为数字信号并且将六路数字信号传输至处理器中进行处理，处理器根据数据融合算法及卡尔曼滤波算法对所输入的六路信号进行处理，进而得到更为准确的角速率信号，然后通过通讯接口电路传出；另外，本实用新型具有自检测功能，因而能够实现机内检测(BIT)；5、本实用新型还设置了零偏置控制器、量程扩展器和带宽扩展器，使本产品具有零漂置校准、较宽的测量范围和带宽功能，同时，也使本实用新型具有工作温度范围宽、体积小、重量轻、启动快、寿命长及耐冲击加速度高等特点。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的总体电路原理框图。

图2为本实用新型角速率陀螺仪的电路原理框图。

图3为图2中敏感电路、信号处理器和主放大器的电路原理图。