动力调谐陀螺仪角度传感器的设计.doc

动力调谐陀螺仪角度传感器的设计DesignoftheAngleTransducerforDynamicallyTunedGyro摘要角度传感器是陀螺仪中的重要部件，其功能是将陀螺转子的角位移转换成可以测量的电信号。近些年来传感器技术发展迅速，但限于动力调谐陀螺仪的结构特点，变气隙式电感传感器作为陀螺仪的信号传感器仍然是一种理想的选择，其具有结构简单可靠、输出阻抗小、输出功率大、对工作环境要求不高，稳定性好，分辨率高等优点，目前在动力调谐陀螺仪中得到了普遍应用。本文首先对电感传感器的不同种类进行了对比，根据陀螺仪的结构特性阐述了陀螺仪用电感传感器的选用原则，着重对变气隙式电感传感器进行了分析，对陀螺仪用传感器的结构、测量电路以及误差分别进行了分析。本课题根据设计指标，经过反复计算，给出了详细的结构设计和电磁设计方案，对传感器的信号测量电路进行了设计，并应用Ansys有限元分析软件对传感器的磁场进行了仿真，得到了传感器的空间磁通密度分布图，直观的观察了气隙及其边缘处的磁通密度分布情况。根据设计方案，结合生产工艺，依托外协工厂加工，完成了零部件的加工与装配，对传感器的零位进行了调整，并对传感器进行了标定。最终，完成陀螺仪整体的装配，应用数据采集卡，单轴精密转台，对陀螺仪进行了随机漂移测试，测试结果表明设计合理，达到了陀螺仪总体设计指标。关键词：电感传感器动力调谐陀螺仪电感线圈磁路有限元漂移测试ABSTRACTAsoneimportantunitofgyro,theangletransducercanbesensitivetotheanglerotationofgyrorotor,andoutputthemeasurableelectricsignal.Todate,sensortechnologyhasbeenwelldeveloped,butduetothestructuralfeatureofdynamicallytunedgyro(DTG),variable-air-gapinductancetransducerisstillonereasonablechoice.Andwiththepredominanceofsimplestructure,lowenvironmentrequirements,goodstability,highresolution,lowoutputresistanceandgreatoutputpower,thisanglesensoriswidelyusedinDTG..Firstly,thispapermakesonecomparisonofdifferentinductancetransducers,andbringsforwardtheselectionprincipleofinductancetransducerforgyro,onthebasisofthestructuralfeatureofDTG..Andthenwemakeananalysisofthevariable-air-gapinductancetransducer,anddescribethestructuralcharacteristic,measuringcircuitanderrorperformanceofthespecialDTGtransducer.Secondly,accordingtothecriteriaforsystemdesign,weanalyzethedesignproposalofthemechanismandelectromagnetismindetail,andmakeadiscussionofthesignalmeasuringcircuitoftransducer.Andsimulationstudiesaremadeforthemagnetic-fielddistributionofangletransducerwiththehelpofANSYS,andthenwecangainthefigureofthemagneticfluxdensitydistribution,andintuitionallyu