振动惯性器件的结构形式
振动惯性器件有多种结构形式，有低精度、中等精度、高精度等级的产品，可广泛应用于各种武器系统中。AVX微机械振动惯性器件可像集成电路一样进行大批量生产，这是当前任何其他惯性器件都无法做到的。
振动惯性器件最突出的特点是没有旋转部分，因而可靠性高、成本低、抗冲击振动能力强、动态范围宽，是一种理想的捷联惯性器件。
在电气方面必须按照射频同轴传输线的传输理论合理确定内、外导体的直径以及内、外导体直径的比值，合理选择射频反射和补偿的结构尺寸，并合理选择介质材料，使之满足射频传输特性的有效性和一致性；用户必须合理地选择射频同轴连接器。在商业和民用方面，还可用于汽车、摄像机、玩具等。
压电陀螺执行的军用标准为GJB 5245-2004《压电陀螺仪通用规范》，石英微机械陀螺参照此规范执行；钽电容石英挠性加速度计执行的军用标准为GJB 2504-1995《石英挠性加速度计通用规范》，性能评价依据足CJB 1037A-2004《单轴摆式伺服线加速度计试验方法》。半球陀螺执行贴片钽电容企军标Q/UE 30002-2005《HRG3D-FS-1型半球谐振陀螺仪详细规范》。振动、加速度传感器执行军用标准GJB 5439-2005《压阻式加速度传感器通用规范》、行业标准SJ 20811—2002《压阻式加速度传感器总规范》。
振动惯性器件的敏感部分由振动元件构成，，用于敏感运动物体的角速度、角加速度、角位移、姿态角、线加速度、线速度、线位移等。它主要包括：压电角速率陀螺，压电角位移陀螺，压电角加速度陀螺，石英微机械振动陀螺，半球谐振陀螺，振梁式加速度计等。
元件、温度传感器介绍
（1）热敏元件、温度传感器分类
1．热电偶如：TAJA336K004RNJ是将温度变化转变为热电动势变化的敏感元件。能覆盖的测温范围：-200～+2000℃；灵敏度：几微伏至几十微伏。热电偶加上放大和归一化电路可以做成温度传感器（或温度变送器）。2．金属热敏电
阻：金属材料的电阻率随温度变化而近似呈线性变化。金属热敏电阻加上简单电路可以做成测温精度很高的温度传感器（或温度变送器）。
3．半导体陶瓷热敏电阻：有负温度系数NTC和正温度系数PTC。
4．集成温度传感器：利用PN结的电流电压与温度有关的特性，经集成后制成集成温度传感器。有电压输出式。
5．其他：双金属片式温度传感器。hymsm%ddz
振动惯性器件最突出的特点是没有旋转部分，因而可靠性高、成本低、抗冲击振动能力强、TAJV228K002RNJ动态范围宽，是一种理想的捷联惯性器件。
振动惯性器件有多种结构形式，有低精度、中等精度、高精度等级的产品，可广泛应用于各种武器系统中。微机械振动惯性器件可像集成电路一样进行大批量生产，这是当前任何其他惯性器件都无法做到的。
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惯性导航技术的工作原 理 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
惯性导航系统基本工作原理 惯性导航系统是十分复杂的高精度机电综合系统，只有当科学技术发展到一定高度时工程上才能实现这种系统，但其基本工作原理却以经典的牛顿力学为基础。 设质量m受弹簧的约束，悬挂弹簧的壳体固定在载体上，载体以加速度a 作水平运动，则m处于平衡后，所受到的水平约束力F与a的关系满足牛顿第 二定律： F a m 。测量水平约束力F，求的a，对a积分一次，即得水平速 度，再积分一次即得水平位移。以上所述是简单化了的理性情况。由于运载体不可能只作水平运动，当有姿态变化时，必须测得沿固定坐标系的加速度，所以加速度计必须安装在惯性平台上，平台靠陀螺维持要求的空间角位置，导航计算和对平台的控制由计算机完成。 陀螺仪组件测取沿运载体坐标系3个轴的角速度信号，并被送入导航计算机，经误差补偿计算后进行姿态矩阵计算。加速度计组件测取沿运载体坐标系3个轴的加速度信号，并被送入导航计算机，经误差补偿计算后，进行由运载体坐标系至“平台坐标系”的坐标变换计算。他们沿机体坐标系三轴安装，并且与机体固连，它们所测得的都是机体坐标系下的物理量。 参与控制和测量的陀螺和加速度计称为惯性器件，这是因为陀螺和加速度计都是相对惯性空间测量的，也就是说加速度计输出的是运载体的绝对加速度，陀螺输出的是运载体相对惯性空间的角速度或角增量。而加速度和角速度或角增量包含了运载体全部的信息，所以惯导系统仅靠系统本身的惯性器件就能获得导航用的全部信息，它既不向外辐射任何信息，也不需要任何其他系统
主讲教师↓1.惯性器件及系统对测试设备的要求 3 8.1 8.1 测试设备介绍测试设备介绍 ↓1.精度测试设备------位置给定设备位置给定设备 位置给定设备包括：多面体；端尺盘；位置转台 3 双轴位置转台 ↓1.精度测试设备------速率转台速率转台 带温控试验箱的双轴测试转台三轴多功能惯导测试转台 ↓1.精度测试设备------速率转台速率转台
↓1.精度测试设备------伺服转台伺服转台 ↓1.精度测试设备 运动模拟台等。 多自由度摇摆台三轴飞行仿真试验转台 ↓2.环境测试设备 ↓1.惯性器件误差分析 ↓1.惯性器件误差分析↓2. . 惯性系统误差分析惯性系统误差分析
↓2. . 惯性系统误差分析 惯性系统误差分析↓3.提高惯性器件系统精度途径---实时在线补偿 惯性器件的主要性能指标提高惯性器件系统精度途径---实时在线补偿↓1. . 惯性器件的主要性能指标 ↓3. . 提高惯性器件系统精度途径 惯性器件及系统的主要性能指标 ↓1. . 惯性器件及系统的主要性能指标 惯性器件及系统的主要性能指标↓1. . 惯性器件及系统的主要性能指标
↓1. . 惯性器件及系统的主要性能指标惯性器件及系统的主要性能指标↓2. . 转台标定转台标定↓2. . 转台标定转台标定 ↓2. . 转台标定转台标定 倾角回转误差：±2'' ↓2. . 转台标定转台标定 陀螺标度因数和安装误差标定 ?? ???????-=? ????ωωωωωωω0cos 0cos sin 0sin cos 1ie x t t t t (a) 倾角回转误差：±2'' ↓2. . 转台标定转台标定
惯性器件原理作业----惯性技术与导弹 姓名：X X 流水号：s2012XXX 班级：Y12XXX 导师: X X X 2013年5月15日
惯性技术与导弹 目录 前言 (1) §1 惯性制导概述 (1) §1.1 定义 (1) §1.2 制导系统的组成 (1) §1.3 惯性制导的基本原理 (2) §1.4 惯性制导的优缺点 (3) §2 惯性制导的分类 (4) §2.1 平台式惯性导航/制导 (4) §2.1.1 基本形式 (4) §2.1.2 实体布局的分类 (4) §2.2 捷联式惯性导航/制导 (5) §2.2.1 基本形式 (5) §2.2.2 系统特点 (5) §2.2.3 计算原理 (6) §3 战术导弹的惯性制导 (7) §3.1 战术导弹制导的特点 (7) §3.2 空空导弹 (7) §3.3 反舰导弹 (8) §3.4 其它战术导弹 (9) §4 战略导弹的惯性制导 (9) §5 惯性制导的展望 (10)
前言 导弹武器出现一时，就伴随着惯性制导技术的发展。二战中纳粹德国的V-I、V-2导弹上就安装了最为简单的惯性测量装置。战后，导弹逐渐成为了最受欢迎的打击武器，它的发展速度和规模飞速提高，尽管出现了各种新的制导方式，但惯性制导始终是导弹不可或缺的可靠制导方式之一。惯性制导经历了从最初的平台式到现在普遍采用的捷联式，历经近70年的发展，无论是以惯性元件为代表的硬件部分，还是以卡尔曼滤波、信息融合技术为代表的软件部分，都获得了长足的进步，在导弹武器中的地位日益稳固，不仅应用类型多样化，应用范围同样在不断扩展。本文将首先对惯性制导技术、原理、特点、类型作介绍，其次对应用惯性制导的各类型导弹做总结，最后对惯性制导技术的发展及趋势做简单的预测。 §1 惯性制导概述 §1.1 定义 惯性制导是指利用惯性元件测量运动体相对于惯性空间的运动参数，并在给定运动的初始条件下，由制导计算机计算出运动体的速度、位置及姿态等参数，形成控制信号，引导运动体完成预定任务的一种自主制导系统。 惯性制导如其它制导系统一样，要完成“测、算、控”的三大任务。即测量运动体运动参数（包含线运动信息和角运动信息）；导航计算（导航矩阵、姿态矩阵解算）；控制参数整定（控制算法、系统优化、信息融合）。三者之间相互联系，构成完整的回路，从而将整个制导系统与导弹的飞控系统、动力系统、敌我识别、战斗部引信等相结合，确保导弹能够准确命中目标。 §1.2 制导系统的组成 制导系统由惯性测量装置（IMU）、控制显示装置、状态选择装置、导航计算机和电源等组成。 惯性测量装置包括陀螺仪和加速度计。陀螺仪用来测定运动体角运动信息，加速度计用来测定运动体线运动信息。由于导弹是空间运动体，需要的是三维运动信息，因此导弹的陀螺仪和加速度计均为三轴元件。 控制显示装置的作用有两点：一是向计算机输入初始运动参数和位置信息；二是显示导航参数。需要区别的是：无人飞行器是只输出不显示，或是显示屏在中心操作人员处；有人驾驶飞行器是既输出也显示，并且输出与显示高度规一化。 状态选择装置主要应用与复合制导技术中，是基于模式识别的制导方式选择。复合制导中包含并联复合制导、串联复合制导和串-并联复合制导。所谓并联复合制导，是指飞行过程中，各制导方式同时工作，在同一时刻输出导航参数。所谓串联复合制导，是指各制导方式按照时间或是预先设置的程序方案分段工作。状态选择装置必须有良好的判断决策能力，保证制导信息准确、及时、高效的发挥作用。 导航计算机是制导系统完成各类算法的核心设备，高速、可靠、强容错是它
惯性导航的原理是什么？ 添加评论 分享 按投票排序按时间排序 10 个回答 6赞同反对，不会显示你的姓名 知乎用户，玩摄影的航空人 6 人赞同 惯性导航基于惯性器件陀螺仪和加速度计实现对自身姿态、位置的测量。陀螺仪可以测出系统在三维空间的旋转角度，加速度计可以测出系统在x，y，z三个轴的加速度值。如果已知系统初始位置，就可以利用对加速度值多次积分，依次得到速度，距离，进而结合初始位置，得到系统实时位置。 发布于2015-02-24添加评论感谢 分享 收藏?没有帮助?举报?作者保留权利 37赞同反对，不会显示你的姓名 张斯托洛夫斯基，删除自己发出的评论基本是为了改错字。 37 人赞同 导航解决的其实就是从哪儿来到哪儿去的问题。对此我们总是能想到指南针。 但是有一个经典的笑话，说一个人带着指南针迷路了：“我知道北在哪儿，可是我在哪儿啊？”所以要完成导航，需要知道我在哪儿，还有北在哪儿，如果有目的地的话，还得知道目的地在哪儿，从而告诉用户，通往目的地的道路。其中，【我在哪儿】是非常重要的。 地上铺了方砖，你知道自己一开始在哪块砖上，然后向左三步，往前五步，向左转，再往后退四步，向后转，再往左走两步，等等，每一步都是一块砖的长度。 把这些告诉一个没在房间里的人，他在纸上画画，不看你也知道你现在应该在哪块砖上，朝向哪里。 惯性导航和一些其它导航方法的基本原理差不多就是这样。 你知道自己的初始位置，知道自己的初始朝向（姿态），知道自己每一时刻如何改变了朝向，知道自己每一时刻相对朝向是怎样走的，把这些加一起不停地推，走一步推一步，在不考虑各种误差时，得出的结果就应该正好是你现在的朝向和位置。 但是要怎么知道自己的方向和位置是怎么改变的呢？不同的导航系统用不同的传感器，有不同的方法，比如里程计用车辆上轮子转的周数，多普勒计程仪像蝙蝠一样往水底发射声波……而惯性导航之所以叫【惯性】导航，就是因为使用的是【惯性器件】，也就是加速度计和陀螺仪。
一、选择题 1. 设自由陀螺的角动量为H ，受到外力矩为M ，进动角速度ω，下列表示三者之间关系的表达式正确的是（ ） （A ）M H ω=? ； （B ）H M ω=? ； （C ）M H ω=? ；（D ）M H ω=? 2. 哥氏定理的向量表达式为（ ） （A ）n b nb d H d H H dt dt ω=+? ；（B ）b ib d H M H dt ω=?+ ；（C ）i o o d H M dt =； （D ）o dr H mr dt =? 3. 下面关于陀螺力矩的描述最正确的是（） （A ）陀螺力矩是作用于陀螺仪上的力矩。 （B ）陀螺力矩是作用于施矩物体上的反力矩，无论陀螺是否进动都存在。 （C ）陀螺力矩是作用于施矩物体上的反力矩，只有在陀螺进动时才存在。 （D ）陀螺力矩是作用于施矩物体上的反力矩。 二、已知n n n ox y z 与b b b ox y z 初始时重合，b b b ox y z 是n n n ox y z 按z x →顺序分别旋转 α、β角得到的。试求出I n C 和b n C ；若α、β均为无限小角度，求出向量[]T z y x n ωωωω=在b b b ox y z 中的线性表达式b ω。 三、如图所示的均质空心圆柱体形转子，其质心为o ，坐标轴为转子的惯性主轴。设转子的外径为2R ，内径为2r ，高度为h ，材料的质量密度为ρ。试：（1）写出转子的转动惯量矩阵；（2）求出赤道转动惯量yy J 与极转动惯量zz J 之比；（3）若转子的转动角速度为[] T z y x ΩΩΩ=Ω，写出转子的角动量矩阵。 四、设载体水平直线航行，航速为V ，航向为K ，海拔高度为h ，当地纬度为?，地球半径为R 。试推导当地地理坐标系（东北天坐标系）相对惯性坐标系的角速度在当地地理坐标系的投影表达式（地球角速度为ie ω）。 第三题简图
1． 典型刚体转子陀螺仪有哪几种？ 答案：主要有三浮陀螺仪（又分为气浮，液浮，磁悬浮三种），静电陀螺仪，动力调谐陀螺仪。 2． 描述一下动力调谐陀螺仪的结构？ 答案：调谐陀螺由驱动轴带动转子，转子由平衡环，内挠性轴，外挠性轴组成。 3.增大陀螺转子角动量而又不增加重量的办法？ 答案：可从两方面考虑：一是增加陀螺转子的旋转速度；二是将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。 4.理解陀螺漂移的概念（以机械陀螺为例）？ 答案：在不受外力矩的情况下，机械陀螺的高速转子相对惯性空间具有定轴性，即相对惯性空间的指向不变，这是陀螺的工作基础。在受到外力矩时陀螺转子会产生进动现象，进动角速度可表示为 d M H ω=外。进行陀螺仪系统设计应力求陀螺转子不受外力矩作用即0M =外，但磨擦力矩是不可避免的，由此引起陀螺转子的进动，即表现为陀螺漂移，漂移角速度为 M H ω= f 。 5光陀螺的自锁效应是什么？ 答案：激光陀螺的自锁是指当输入角速度小于某一临界值时，陀螺输出频差为零的现象。 6一个采用氦氖气体激光器的激光陀螺仪，三角形谐振腔的每边长为111.76mm 激光波长。当用它来测量地球自转角速度时，频差为多少？ 7.设一陀螺仪的角动量20.392/H kg m s =，对内外环轴的转动惯量为422.510x I kg m -=?和 42 310y I kg m -=?，并设绕内环轴正向作用有冲击力矩 210x M N m -=，作用时间0.01t s ?=。求章动频率和振幅？ 8.陀螺仪三特性：定轴性，进动性，陀螺反作用力矩 9.陀螺罗经为什么不能应用于飞机上？简述理由 10.对于刚体的转动惯量为何一般只有三项，而不是九项。 11.欧拉动力学方程，双框架陀螺仪完整动力学方程分别建立在何坐标系下？ 12，双框架陀螺仪完整动力学方程简化成陀螺技术方程的条件是什么？陀螺技术方程化简成陀螺进动方程。 13.陀螺漂移项中哪些量通过合理的设计可以忽略，要是忽略这些项的话对陀螺设计有何特殊要求？ 16挠性陀螺目前包括哪些？他们消除弹性的力矩的方法各是什么？
振动惯性器件的结构形式 振动惯性器件有多种结构形式，有低精度、中等精度、高精度等级的产品，可广泛应用于各种武器系统中。AVX微机械振动惯性器件可像集成电路一样进行大批量生产，这是当前任何其他惯性器件都无法做到的。 振动惯性器件最突出的特点是没有旋转部分，因而可靠性高、成本低、抗冲击振动能力强、动态范围宽，是一种理想的捷联惯性器件。 在电气方面必须按照射频同轴传输线的传输理论合理确定内、外导体的直径以及内、外导体直径的比值，合理选择射频反射和补偿的结构尺寸，并合理选择介质材料，使之满足射频传输特性的有效性和一致性；用户必须合理地选择射频同轴连接器。在商业和民用方面，还可用于汽车、摄像机、玩具等。 压电陀螺执行的军用标准为GJB 5245-2004《压电陀螺仪通用规范》，石英微机械陀螺参照此规范执行；钽电容石英挠性加速度计执行的军用标准为GJB 2504-1995《石英挠性加速度计通用规范》，性能评价依据足CJB 1037A-2004《单轴摆式伺服线加速度计试验方法》。半球陀螺执行贴片钽电容企军标Q/UE 30002-2005《HRG3D-FS-1型半球谐振陀螺仪详细规范》。振动、加速度传感器执行军用标准GJB 5439-2005《压阻式加速度传感器通用规范》、行业标准SJ 20811—2002《压阻式加速度传感器总规范》。 振动惯性器件的敏感部分由振动元件构成，，用于敏感运动物体的角速度、角加速度、角位移、姿态角、线加速度、线速度、线位移等。它主要包括：压电角速率陀螺，压电角位移陀螺，压电角加速度陀螺，石英微机械振动陀螺，半球谐振陀螺，振梁式加速度计等。 元件、温度传感器介绍 （1）热敏元件、温度传感器分类 1．热电偶如：TAJA336K004RNJ是将温度变化转变为热电动势变化的敏感元件。能覆盖的测温范围：-200～+2000℃；灵敏度：几微伏至几十微伏。热电偶加上放大和归一化电路可以做成温度传感器（或温度变送器）。2．金属热敏电
一、 1、发展现状： 当前我国已经能够生产常规惯导产品，并且具有初步的激光和光纤陀螺生产能力。在卫星、运载火箭、飞机、舰艇上均已装备不同型号的具有自主知识产权的惯导设备，但在部分高端应用中仍对进口技术有所依赖。在战略、导航级领域，传统机电仪器仍占据较大比例，激光陀螺应用增加，不久将占据主导地位。光纤陀螺将出现实用产品。 目前具有广泛应用或已具备技术成熟技术的陀螺元件液浮陀螺仪包括机械陀螺，液浮陀螺、挠性陀螺、动力调谐陀螺等机电陀螺；激光陀螺、光纤陀螺等光学陀螺以及微机械陀螺仪等。通常机电陀螺普遍具有精度高的优点，但结构复杂，加工成本较高。光学陀螺和微机械陀螺具有成本低廉、抗冲击性好，可靠性高等优点，在问世之初精度尚不及高精度的机电陀螺，但随着制造材料和加工工艺的进步，其精度在不断改善。 2、未来发展趋势： 1、材料和工艺：生产厂商采用低劳动密集型生产模式和批量处理技术，采用新器件、新材料向来是提高惯性仪表和系统性能的重要手段 2、成本：包括产品自身成本和操作维护费用。由于大规模的批量生产，惯性传感器成本在大幅下降。 3、体积：惯性测量传感器在不断向轻量化、小型化、微型化方向发展。 4、应用中，微机械陀螺和光纤陀螺将逐步取代传统机电陀螺成为主流产品。同时，以纳机电线性加速度计、超流体量子陀螺仪、原子干涉惯性传感器等为代表的新一代型惯性传感器将得到长足进步，美国的研究机构计划在未来数年内生产出具有实践价值的新型惯性导航元件产品。 5、平台式惯性系统需充分利用最新控制理论和控制技术来进一步改善其稳定回路的性能；捷联式系统将越来越多的采用数字化固态惯性仪表和系统集成一体化、先进数据滤波等技术，使其综合性能不断提高。未来发展中，在特定领域，平台惯导系统技术仍将保留一定市场，但总的趋势上，惯性系统将逐步从平台技术转向捷联技术； 二、 1、主要特点：光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭锁问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本低。 2、基本工作原理：光纤陀螺本质上就是一个环形干涉仪，采用多匝光纤线圈来增强相对惯性空间的旋转引起的Sagnac效应。 3、误差来源：由于环境及光纤陀螺本身的各种噪声源，光纤陀螺输出信号中存在着各种随机误差项。在实际系统中，萨格纳克效应非常微弱，构成光纤陀螺的每个元件都 可能是噪声源，而且存在各种各样的寄生效应 4、补偿方法：静态标定误差补偿，动态误差补偿光源性能的好坏直接影响到后续光 学器件的性能， 对于干涉型的光纤陀螺而言，应用宽光谱光源，可以得到很好的零位路径差(null path difference)干涉对比。 通过优选调制频率可减少l/f噪声分量，用电子学方法可减少放大器噪声，而散粒噪声只能通过选择尽可能大的光源功率和低损耗的光纤通路来增强光信号，提高信噪比。提高器件性能和光路组装的工艺水平，以获得高性能的器件和光路。 速率实验，多位置实验。 信号的正态性和平稳性检验，建立随机误差系统方程，再验证。 三、
船用捷联惯性导航系统研究 陈建国邵云生彭会斌 （海军驻上海地区水声导航系统军事代表室上海200136） [关键词]捷联惯性导航 [摘要]本文概述了捷联惯性导航技术的数学模型、基本原理以及与传统平台式惯性导航系统相比的优势，介绍了美国等发达国家船用捷联惯导系统的装备概况，展望了捷联惯性导航系统在我国海军的应用前景。 Study of marine strapdown inertial navigation system Chen Jianguo Shao Yunsheng Peng Huibin Keywords:strapdown; inertial navigation Abstract:This article explains the mathematic model,basic principle and the advantage over platform system of the strapdown Inertial Navigation System.It introduces the applications of this system in USA navy.It foresees the vast equipment of the strapdown inertial navigation system in our country in the near future. 0引言 惯性导航系统(Inertial Navigation System)，是利用惯性敏感元件、初始状态和初始位置信息来确定运载体的位置、姿态和速度的自主式航位推算系统。惯性导航系统既不向载体外发射信号，也不从外部接收信号，具有完全自主、全天候、抗干扰能力强的特点；它的这些特性使其广泛应用于航天、航空、航海等军事领域。捷联惯性导航系统也就是将惯性敏感元件（陀螺和加速度计）直接“捆绑”在载体上，从而完成导航任务的系统。捷联惯性导航系统是捷联系统得一种。与传统的平台系统相比，捷联系统有如下特点： 1）捷联系统敏感元件便于安装、维修和更换； 2）捷联系统可以直接给出舰船坐标系的所有导航参数，提供给导航、稳定控制系统和武器控制系统； 3）捷联系统敏感元件易于重复布置，在惯性敏感元件级上易于实现冗余技术，这对提高性能和可靠性十分有利； 4）捷联系统无常平架平台，消除了平台稳定过程的各种误差，同时减小系统体