[发明专利]一种空间对角减振的光纤陀螺IMU台体

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间对角减振的光纤陀螺惯性测量组合(Inertial Measurement Unit，以下简称IMU)台体，尤其是指一种用于高精度光纤陀螺捷联系统、采用空间对角减振的IMU台体，属于惯导系统机械结构技术领域。

背景技术

光纤陀螺仪是一种基于萨格奈克效应、用于感知载体角位移和角速度的敏感元件，和传统的机械陀螺相比，具有工作寿命长、分辨率高、响应时间短、功耗低等优点，在实际应用中具有极大的设计灵活性。利用光纤陀螺和加速度计构成的光纤陀螺捷联式惯导系统(以下简称“捷联系统”)，不再采用传统的机电平台，而是利用光纤陀螺和加速度计感知的转角和加速度信号，在计算机内搭建数学平台，实现载体姿态的解算，因而系统结构简单、易于维修、可靠性高，成为当前的技术主流。

对于捷联系统来说，环境振动会使敏感元件的测量误差增大，也会对系统的解算误差带来影响。要使捷联系统准确可靠的工作，应该采取适当的隔振措施，但另一方面，减振器的使用又会给捷联系统引入附加运动。做为整个捷联系统安装基础的IMU台体，其结构设计必须考虑减振器的应用要求，通过控制IMU组件装配的重心与IMU台体的几何中心、减振支撑中心重合，以及保证减振器支撑面在参考坐标系三个主轴方向的投影面积尽可能一致或者接近，可以使光纤陀螺捷联系统IMU在振动条件下具备良好的各向同性动力学响应特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间对角减振的光纤陀螺IMU台体，以解决现有技术中存在的问题。该台体采用一体成型技术、为近似的六面体结构，具有空间对角布局的四个减振器安装支腿。台体上提供了用于安装3个光纤陀螺敏感环和3个加速度计的安装凸台，可保证敏感环和加速度计相互间的正交安装。本发明的IMU台体采用加强筋和减重孔设计，实现了台体的轻量化和高刚度。将所述IMU台体应用于光纤陀螺捷联惯导系统的IMU组件装配，在冲击和振动条件下具有较好的各向同性动力学响应特性。

本发明是一种空间对角减振的光纤陀螺IMU台体，采用一体成型技术、为近似的六面体结构。包括了光纤陀螺敏感环安装位、加速度计安装位、用于调心的配重安装位、用于固定敏感环前放电路和光路器件的安装位，以及成空间对角布局的四个减振器安装支腿。其中，光纤陀螺敏感环安装位包括：X向光纤陀螺敏感环安装位、Y向光纤陀螺敏感环安装位、Z向光纤陀螺敏感环安装位；加速度计安装位包括：X向加速度计安装位、Y向加速度计安装位、Z向加速度计安装位，

其中，所述的X向、Y向和Z向光纤陀螺敏感环安装位分别布置在IMU台体的正X向外侧面、正Y向外侧面和正Z向外侧面上，并且所述的X向、Y向、Z向加速度计安装位和光纤陀螺敏感环安装位相对布置，位于IMU台体的负X向外侧面、负Y向外侧面和负Z向外侧面；在所述光纤陀螺敏感环安装位和加速度计安装位上都加工有安装凸台，可以保证三个加速度计和三个光纤陀螺敏感环的敏感轴平行于参考坐标系的三个正交主轴方向，且交汇于本发明IMU台体的几何中心和减振支撑中心。并且，三个加速度计安装位采用埋入式设计、布置在IMU台体对应侧面的内部，使得三个加速度计与IMU台体几何中心的距离最小，最大程度地减小了加速度计的杆臂效应。

其中，四个成空间对角布置的减振器安装支腿，支腿上加工有用于安装T型橡胶减振器的减振器安装孔。减振器安装支腿采用外伸设计，通过加强筋提高支撑刚度；其几何尺寸经过优化，使得减振器安装孔中心的间距在参考坐标系的X轴和Y轴上的投影长度相等，在Z轴上的投影长度与其它两个方向的投影长度之比大于0.7。

其中，用于调心的配重安装位处于IMU台体结构的六面体顶点处，到IMU台体几何中心的力臂沿参考坐标系的X轴和Y轴的投影长度相等，到IMU台体几何中心的力臂沿Z轴的投影长度在台体结构允许范围内最大。其中，所述的配重安装位包括有第一配重安装面及第二配重安装面，第一配重安装面和所述IMU台体参考坐标系的X轴、Y轴成45度夹角、和Z轴平行，第二配重安装面和参考坐标系的Z轴垂直。因此，可以实现以最小的配重质量获得最大的调心效果。

其中，IMU台体的负Z向侧面用于放置光纤陀螺敏感环的前放电路和光路组件，既提高了IMU组件的装配性、又使光纤陀螺敏感环的无源化设计成为可能，改善了整体的散热性能。