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离心机旋转运动对陀螺加速度计测试精度影响

陀螺加速度计是惯性仪表的一种, 具有精度高、测量范围大等优异性能, 能自动积分, 给出导弹等载体的飞行速度, 广泛应用在高精度惯性制导系统中。随着惯性制导系统精度的不断提高, 对陀螺加速度计精度的要求也越来越高。对陀螺加速度计精确测试, 从而对其改进设计和补偿, 对系统精度提高十分必要。
陀螺加速度计离心机试验是利用离心机产生大于一个 g 的持续向心加速度作为仪表的输入, 以便确定陀螺加速度计在高加速度输入时的性能。由于进行离心机试验时, 要把陀螺加速度计装夹在离心机旋转台体上, 旋转牵连运动影响着仪表的输出。本文就试验过程中由于离心机的旋转牵连运动产生的对陀螺加速度计的附加陀螺力矩问题, 从原理上加以分析。

陀螺加速度计的原理

陀螺加速度计的原理图
以二自由度陀螺为基础的陀螺加速度计的原理
示意图如图 1 所示。坐标系 OX1Y1Z1 与外环框架相固联; OX1 为输入轴; 坐标系 Oxyz 与内环框架相固联; α! 为外框架相对仪表基座的角速度; β! 为内框架相对外框架的角速度; aX1 为沿外框架输入的加速度; ml 为绕内框架轴的摆性;l 为 O 到转子质心的矢径; H 为仪表角动量。

离心机对陀螺加速度计的影响

为突出离心机上测试的主要影响因素, 简单起见, 我们假设: OX0 轴和 OX1 轴完全重合, 无安装误差; 转子轴与 OZ 轴完全重合, 且转子质心在 OZ 轴上; 转子和浮子组件视为同一刚体; 整个仪表结构都是理想的刚体, 不考虑在承载时的变形。
为了沿仪表的输入轴能施加大加速度, 陀螺加速度表在离心机上的安装位置可分为两种情况, 一种是输入轴水平朝向离心机转轴; 另一种情况是输入轴水平背离离心机转轴。现以第一种情况为例, 来说明离心机旋转的牵连运动所造成的影响。