擺式陀螺尋北儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種擺式陀螺尋北儀。
【背景技術】
[0002] 擺式陀螺尋北儀是廣泛應用于民用和軍用的高精度尋北儀器，其基本結構是一個 內裝陀螺馬達的陀螺房，該陀螺房由一根恒彈性的金屬懸帶自由懸掛。陀螺馬達的轉子軸 又稱H軸，呈水平狀態，且具有自動趨近當地子午面的能力。擺式陀螺尋北儀一般通過速 度阻尼使陀螺馬達的H軸快速收斂至子午面完成尋北測量，當H軸接近子午面時陀螺房的 擺動速度極低，為了獲得該擺速并使跟蹤臺體完成對陀螺房的低速跟蹤，通常采用"伺服電 機-測速電機"的組合及一個機械減速器驅動跟蹤臺體完成跟蹤，利用測速電機測得的擺動 速度信號經處理后作為速度阻尼信號施加到力矩器上，實現對陀螺房的阻尼。
[0003] 由于測速電機存在測速死區，在極低的轉速下不能輸出線性、平滑且具有足夠信 噪比的擺動速度信號，為此必須將陀螺房的擺動速度放大數十萬倍至數百萬倍。一般采用 機械減速器對擺動速度進行機械放大，但是由于機械減速器存在傳動空回、干摩擦以及齒 輪變形等干擾因素，使得測速電機的線性度和信噪比并不理想，從而尋北精度不高。另外， 機械減速器的結構復雜、成本高、體積大，導致擺式陀螺尋北儀的結構復雜、成本高、體積 大。此外，使用大速比傳動雖然有利于跟蹤臺體對陀螺房的極低速跟蹤，但是最大方位跟蹤 速度和最大阻尼信號會受到伺服電機最高轉速的限制。 【實用新型內容】
[0004] 針對上述問題，本實用新型提供一種結構簡單、成本低、體積小且精度高的擺式陀 螺尋北儀。
[0005] 本實用新型擺式陀螺尋北儀，包括陀螺房、跟蹤裝置和阻尼裝置，其中跟蹤裝置包 括監測所述陀螺房擺動的監測裝置、與所述監測裝置電連接的力矩電機、與所述力矩電機 的動力輸出端連接的跟蹤臺體、以及設置在跟蹤臺體上方的經煒儀電子度盤，所述經煒儀 電子度盤根據跟蹤臺體的轉動輸出數字方位角信號；所述阻尼裝置包括處理器、與所述處 理器電連接的力矩器、以及阻尼開關；其中，所述處理器與所述經煒儀電子度盤電連接，將 所述數字方位角信號轉換為直流測速信號輸出；所述力矩器，基于接收到的直流測速信號， 得到施加到陀螺房的速度阻尼信號，使陀螺房內的陀螺馬達收斂到當地子午面，完成阻尼 尋北。
[0006] 本實用新型相對于現有技術省去了機械減速機、伺服電機和測速電機等裝置，使 得擺式陀螺尋北儀結構簡單、成本低、體積小。本實用新型采用力矩電機替代機械減速機和 伺服電機實現對跟蹤臺體的驅動，不存在傳動空回、干摩擦和齒輪變形等干擾因素，提高了 尋北精度。另外本實用新型采用經煒儀電子度盤替代測速電機實現對跟蹤臺體的轉速測 量，更適合測量跟蹤臺體的極低轉速，而且轉速越低，測量的誤差越小，進一步提高了尋北 精度。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本實用新型擺式陀螺尋北儀的結構示意圖；
[0008] 圖2是本實用新型擺式陀螺尋北儀中陀螺房的擺動相平面圖。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步描述。
[0010] 如圖1、2所示，本實用新型擺式陀螺尋北儀包括陀螺房1、跟蹤裝置和阻尼裝置。 其中陀螺房1內設置有陀螺馬達，陀螺馬達的H軸具有自動趨近當地子午面的能力。跟蹤 裝置用于跟蹤陀螺房1的擺動，阻尼裝置用于對陀螺房1進行速度阻尼，使其快速衰減，收 斂至當地子午面。
[0011] 所述跟蹤裝置包括反光鏡21、光電傳感器22、力矩電機25、跟蹤臺體26和經煒儀 電子度盤31，其中反光鏡21、光電傳感器22構成本實用新型的監測裝置，監測陀螺房的擺 動。
[0012] 由于陀螺房1與懸帶12之間設置有懸掛柱11，懸掛柱11與陀螺房1固定連接，反 光鏡21與懸掛柱11固定連接，從而陀螺房1擺動，反光鏡21隨之擺動。光電傳感器22與 反光鏡21對置，可根據反光鏡21的反射信號得到陀螺房1的擺動信號。光電傳感器22與 力矩電機25電連接，光電傳感器22發出的信號經過放大器23的放大和校正器24的矯正 后傳輸給力矩電機25,力矩電機25的動力輸出端與跟蹤臺體26驅動連接，力矩電機25根 據接收到的信號驅動跟蹤臺體26轉動，從而實現了跟蹤臺體26對陀螺房1的跟蹤，經煒儀 電子度盤31設置在跟蹤臺體的上方，與跟蹤臺體固定連接。隨著跟蹤臺體26的轉動經煒 儀電子度盤31輸出數字方位角信號。
[0013] 所述阻尼裝置包括處理器、力矩器35以及控制阻尼裝置是否對陀螺房1進行速度 阻尼的阻尼開關34。
[0014] 其中所述處理器與所述經煒儀電子度盤31電連接，包括數字微分處理器32和D/ A變換器33。數字微分處理器32對所述數字方位角信號進行微分處理后得到跟蹤臺體26 的數字方位轉速信號，再經D/A變換器33得到所述直流測速信號。所述力矩器35與所述 處理器電連接，將接收到的直流測速信號作為速度阻尼信號施加到陀螺房1，使陀螺房1內 的陀螺馬達收斂到當地子午面，完成阻尼尋北。
[0015] 本實用新型采用力矩電機代替傳統擺式陀螺尋北儀中的機械減速器和伺服電機 來驅動跟蹤臺體26轉動，實現跟蹤臺體26對陀螺房1的跟蹤，結構更加簡單，并且很大程 度的降低了制造成本，縮小了儀器尺寸。由于替換了機械減速器，所以不存在傳動空回、干 摩擦和齒輪變形等干擾因素，提高了尋北精度；并且力矩電機可對跟蹤臺體26實現低速平 穩的控制。
[0016] 采用經煒儀電子度盤31測量跟蹤臺體26轉速：假設經煒儀電子度盤31的最小讀 取角度為Λ α，且兩個相鄰最小讀取角度的讀取時間間隔為At，在兩次讀取之間的填充 脈沖個數為N，則可根據公式? = 推導出跟蹤臺體26轉動的角速度ω。
[0017] 在傳統的擺式陀螺尋北儀中，由于在測速電機之前還有機械減速器，機械減速器 的機械放大使得線性度和信噪比并非理想，所以由測速