中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所孫斌獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所申請的專利一種撓性擺式角加速度計及導航系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114167083B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111462900.4,技術領域涉及:G01P15/125;該發明授權一種撓性擺式角加速度計及導航系統是由孫斌;李鵬飛;張習文;姚志強設計研發完成,并于2021-12-03向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種撓性擺式角加速度計及導航系統在說明書摘要公布了:本發明涉及角加速度計領域,具體涉及一種撓性擺式角加速度計及導航系統。角加速度計包括:表頭和伺服電路模塊;它們依據牛頓力學定律工作,構成完整的閉環反饋,通過感應撓性擺式角加速度計的載體所受的慣性力來直接測量載體的角加速度信號。本發明提出一種精度高、量程大、實時性好、體積小、可靠性高、成本低的能夠直接測量載體角加速度信號的基于硅材料的撓性擺式角加速度計。
本發明授權一種撓性擺式角加速度計及導航系統在權利要求書中公布了:1.一種撓性擺式角加速度計,其特征在于,包括:表頭(1)和伺服電路模塊(2);表頭(1)和伺服電路模塊(2)依據牛頓力學定律工作,構成完整的閉環反饋,通過感應撓性擺式角加速度計的載體所受的慣性力來直接測量載體的角加速度信號; 其中,表頭(1)用于感應載體所受的慣性力;產生感應電流,并將感應電流輸送給伺服電路模塊(2);伺服電路模塊(2)用于對感應電流進行處理,將感應電流轉化為用于表征載體的角加速度的電壓; 表頭(1)包括:磁鋼(3)、下電容極板(4)、檢測質量組件(5)、上轉接極板(11)、殼體(12);下電容極板(4)、檢測質量組件(5)、上轉接極板(11)由下至上依次放置在磁鋼(3)之上; 其中,檢測質量組件(5)是角加速度計的核心組件,兩個撓性梁構成檢測質量組件的轉動軸O軸;檢測質量組件(5)通過結構設計和精密裝備使其質心位于轉動軸中心; 檢測質量組件(5)包括依次固連的力矩器線圈(6)、第一墊塊(7)、擺片、第二墊塊(10); 磁鋼(3)用于穩定地提供均勻的磁場;殼體(12)具有磁導能力,磁鋼(3)固定于殼體(12)內底面;下電容極板(4)是具有絕緣導熱功能的底盤,底盤上表面設置有中心對稱的兩個鍍金區;擺片包括定片(8-1)、動片(8-2)和撓性梁(9);動片(8-2)通過撓性梁(9)與定片(8-1)固連,動片(8-2)能在慣性力的作用下繞撓性梁(9)旋轉擺動;兩個鍍金區構成了差分電容器的定區;動片(8-2)構成了差分電容器的動區;動片(8-2)和下電容極板(4)共同組成差動電容計;力矩器線圈(6)、第一墊塊(7)和第二墊塊(10)與單晶硅擺片的動片(8-2)共同構成了擺質量;力矩器線圈(6)和磁鋼(3)構成了永磁式力矩器;上轉接極板也是具有絕緣導熱功能的底盤,底盤上有金膜鍍成的導帶,用來轉接差動電容計和永磁式力矩器的電信號; 當有角加速度輸入時,檢測質量組件發生繞兩根撓性梁連接的轉動軸的轉動,產生的慣性力矩M表達式如下: 其中,JO為檢測質量組件繞轉動軸O軸的轉動慣量,為運動載體繞轉動軸O軸的角加速度; 當載體存在其它方向的各類運動時,檢測質量組件也會發生一定的旋轉擺動,產生動態誤差;通過剛體動力學理論分析,可知角加速度計的動態誤差表達式如下: 其中,m為檢測質量組件的質量,L為檢測質量組件的質心偏移轉動軸O軸的距離,mL為擺性,aI為垂直擺片面的線加速度;JP為檢測質量組件繞P軸的轉動慣量,JI為檢測質量組件繞I軸的轉動慣量,JIO為檢測質量組件繞O軸和I軸的慣性積,JOP為檢測質量組件繞OA軸和PA軸的慣性積,JPI為檢測質量組件繞P軸和I軸的慣性積,為檢測質量組件繞O軸的角速度,為檢測質量組件繞I軸的角速度,為檢測質量組件繞P軸的角速度,為檢測質量組件繞I軸的角加速度,為檢測質量組件繞P軸的角加速度,為檢測質量組件的穩態輸出角。
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