专利名称：快速定比装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是适用于大地测量、矿山和车辆的定向，特别适用于要求快速、精确的测量，它是一种新型自动定北装置。
通常定北分为磁定北和非磁定北两种，而高精度定北，通常应用非磁定北。非磁定北是利用地球自转角速度作为物理基础的。随着惯性技术的发展，利用陀螺直接测量地球自转角速度会大大缩短定北所需时间。陀螺仪中，陀螺马达的旋转轴与水平面垂直，两个测量轴在水平面内互为正交，每个轴上都装有一个传感器和一个力矩器。陀螺采用两套力矩反馈控制线路构成双轴测速陀螺测量地球自转角速度的水平分量，同时为了克服陀螺固定漂移对定北精度的影响，国外有关技术提出如下的方法即在标定0位读取信号后，当陀螺绕与转子轴重合的垂直轴旋转180°再读取信号。则有DTx=TX(0)-TX(180)]]>DTy=Ty(0)-Ty(180)]]>由此得到北向偏差角ψ＝arctg (DTX)/(DTy)以上的方法虽然克服了陀螺固定漂移对定北精度的影响，但并没有克服陀螺存在着的随机漂移问题，特别是要求快速测定时，即在陀螺加速旋转尚未达到稳定状态情况下就要读出定北结果。因此，必须消除陀螺随机漂移的影响。本实用新型的目的是提供一种快速、精确的自动定北装置，它能更有效地消除陀螺随机漂移对定北精度的影响。
本实用新型是由一个旋转轴与水平面垂直且两个测量轴在水平面内互为正交的陀螺马达，陀螺马达的两个测量轴上各装一个传感器和一个力矩器，两个力矩反馈控制电路分别将传感器和力矩器连接起来，还有转位电机、滤波器、多路模拟开关，直流放大器、显示器组成的快速定北装置，其特征是直流放大器的输出端连接采样保持电路采样保持电路的另一端通过一个模数转换电路与单片微机相接单片微机的输出端接两个放大控制电路。当陀螺在原位(0°位置)进行第一次采样，即通过X、Y轴两路力矩反馈线路采样电阻上的电压U0xU0y得到采样数据，存入存贮器。采样结束后，单片微机控制口电平转换，控制转位电机带动框架转动180°，定位销在定位板内限制陀螺在180°位停止转动，进行第二次采样，得到数值U180xU180y存入存贮器之后，单片微机控制口恢复原电平转位电机带动框架转回原位(0°位)进行第三次采样U0.0xU0.0y存入存贮器。单片微机进行运算，得出北向偏差角。
本实用新型由于应用了单片微机自动控制，因此操作十分简便，只需接通电源，测量过程自动进行，3分钟内定北结果自动显示出来。由于消除了陀螺进入稳定前的漂移，所以，实现了快速、精确的测量定北。
图1为整机方框图。
图2为陀螺仪结构图。
图3为单片微机的方框图。
图1中的该装置包括陀螺仪(1)、力矩反馈控制器(2)、(3)、滤波器(4)(5)、多路模数开关(6)、直流放大器(7)、采样器(8)、模数转换器(9)、单片微机(10)、放大控制器(11)、(12)、转位电机(13)、显示器(14)等组成。在该装置中由单片微机进行自动控制、运算、显示。其工作程序如下当陀螺达到规定转速后，接通力矩反馈线路并在原位(0位)进行第一次采样，取值U0x，U0y待陀螺绕垂直轴转位到180°进行第二次采样，取值U180x，U180y；当转回原位进行第三次采样，取值U0.0x，U0.0y；单片微机将三次采样结果运算；按预先存放的数据表格自动查询；然后显示北向偏差角。在该方案的实施中，如(图2所示)在该装置中陀螺仪(1)的陀螺(15)是通过固定板(16)将其固定在可绕垂直轴旋转的框架(17)上。框架配有固定环(18)壳体(19)装有定位销(20)，定位销在定位板内两个限动位置的角度差为180°。在转位电机(13)的作用下，框架转动，当单片机控制口电平转换时，陀螺由原位(0°位)转到180°位置，当该控制口恢复到原电平时，陀螺由180°转回原位。
单片微机运算过程是(见图3)、存贮器(21)(24)是存贮陀螺在原位时第一次采样值U0x，U0y；存贮器(22)(25)，是存贮陀螺转到180°时第二次采样值U180x，U180y；存贮器(23)(26)，是存贮陀螺转回原位第三次采样值U0.0x，U0.0y；在求和点(27)处得到了ΔUx＝U0x－2U180x＋U0.0x；在求和点(28)处得到了ΔUy＝U0y－2U180y＋U0.0y；在(29)点作除法运算；存贮器(30)存放了预先标定的陀螺X轴力矩器与Y轴力矩器刻度因数的比值；在(31)点乘法运算后得到北向偏差角的正切值；在(32)点根据送入的ΔUxΔUy的正、负号确定北向偏差角所在的象限，再根据送入的正切值tgψ按预先存放的数据表格自动查询，便可得到确切的定北角度值ψ于显示器上显示。该技术方案确定的北向偏差角Ψ=arctg(K·UX0-2UX180+UX00Uy0-2Uy180+Uy0.0)]]>式中K为X轴力矩器与Y轴力矩器刻度因数的比值。
权利要求1.一种由旋转轴与水平面垂直且两个测量轴在水平面内互为正交的陀螺马达，陀螺马达的两个测量轴上各装一个传感器和一个力矩器，两个力矩反馈控制电路分别将传感器和力矩器连接起来，还有转位电机、滤波器、多路模拟开关、直流放大器、显示器组成的快速定北装置，其特征是直流放大器的输出端连接采样保持电路，采样保持电路的另一端通过一个模数转换电路与单片微机相接，单片微机的输出端接两个放大控制电路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，定位销在定位板内两极限位置角度差180°。
专利摘要本实用新型涉及一种用于大地测量、矿山和车辆的定向，特别适用于要求快速、精确的测量的快速定北装置，它是由陀螺仪、力矩反馈控制器、滤波器、多路模数开关、直流放大器、采样器、模数转换器、单片微机、放大控制器、转位电机、显示器等组成。单片微机控制陀螺在0°位、180°位、0°分别采样，经单片微机运算，按预先存放的数据表格自动查询，然后显示北向偏差角。定北结果可在3分钟内自动显示出来。
文档编号G01C19/38GK2059735SQ89213699
公开日1990年7月25日 申请日期1989年7月11日 优先权日1989年7月11日
发明者郑祖榕, 邵存礼, 宋迪臣, 王雨田, 浦慧, 韩俊文 申请人:航空航天工业部第二三二厂