陀螺全站仪技术规范

迎新时间

环境

湿度5% ~ 98%(非冷凝)。

工作温度.....................................-20℃ ~+50℃

储存温度....................................-40℃ ~+60℃

重量

陀螺仪主机.................................................15公斤(不含全站仪)

尺寸(宽×高)

陀螺仪主机

可靠性…… MTBF ≥ 400小时，MTTR≤30分钟。

使用寿命

定向模式

自动化程度自动的。

一.导言

陀螺仪作为惯性测量器件，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件，广泛应用于军事和民用领域。传统陀螺仪体积大、功耗高、易受干扰、稳定性差。近日，美国ADI公司推出了一款新型速率陀螺仪芯片ADXRS，尺寸仅为7mm×7mm×3mm，采用BGA-32封装工艺。这种封装比其他任何性能相近的陀螺仪至少小65，438+000倍，功耗30mW，重量仅0.5g，可以很好地克服传统陀螺仪。由ADXRS芯片构成的角速度检测陀螺仪可以精确测量角速度，此外，还可以用来测量角度，实验取得了良好的效果。

二、陀螺仪的原理和结构

ADXRS系列陀螺仪由美国ADI公司制造，采用集成微机电系统(iMEMS)专利技术和BIMOS技术，内部集成角速率传感器和信号处理电路。与任何具有类似功能的陀螺仪相比，ADXRS系列陀螺仪具有体积小、功耗低、抗冲击和抗振动性能好的优点。

1，科里奥利加速度

ADXRS系列陀螺仪利用科里奥利加速度测量角速度，科里奥利效应原理如图1所示。假设有人站在旋转平台的中心附近，他相对于地面的速度用箭头1的长度表示。如果你移动到平台外缘的某一点，它相对于地面的速度会增加，如图1中较长的箭头所示。径向速度引起的切向速度的速率增大，这就是科里奥利加速度。设角速度为W科里奥利加速度的一半，另一半一般来自径向速度的变化。两者之和为2wv。旋转平台必须施加2Mwv的科里奥利加速度，人会受到相等的反作用力。强制生产。如果人的质量是m，平台半径是r，那么切向速度就是wr。如果人们以速度v沿径向r运动，就会产生一个切向加速度wv，它只有

陀螺仪利用科里奥利效应，通过使用类似于人向外运动或在旋转平台中运动时的谐振质量元件来测量角速度。图2显示了ADXRS系列陀螺仪的完整微机械结构，它通过连接到谐振器的电容检测元件来测量谐振质量元件及其框架由于科里奥利效应而产生的位移。这些电容检测元件都是硅材料制成的梁，与贴在基板上的两组静态硅梁相交，形成两个标称值相等的电容。角速度引起的位移在系统中产生差分电容。如果弹簧的弹性系数为K2wv·m .如果总电容为C2wv，则与角速度成正比。这种关系在实际应用中保真度很好，其线性误差小于0.1%。MC/gK，硅梁间距为g，则微分电容为/K，则反作用力引起的位移为

2.陀螺仪的结构及电路实现。

ADXRS系列陀螺仪的外形尺寸为7mm×7mm×3mm，采用BGA-32封装工艺。有两种型号，即ADXRS150和ADXRS300。它们的功能电路完全相同，唯一不同的是前者的量程为150 /s，后者的量程为300 /s..图3显示了ADXRS300的内部电路结构和外围电路，其中外围电路主要由电容和电阻组成。

引脚AVCC连接到5V电源电压，22nF的泵电容用于为某些电路产生12V的泵电压。测得的角速度在RATEOUT引脚以电压形式输出，0 /s时输出电压为2.5V，在RATEOUT和SUMJ引脚之间并联一个电阻RoutADXRS300，频率- 3dB由下式确定:和电容Cout，从而构成一个低通滤波器进行限幅。

fout = 1 / (2 π？溃败？(1)

对于来自外部的routω//rextadxrs 300，内部电路中rout 180kω的范围可以是300 °/ s，通过在RATEOUT和SUMJ引脚之间提供rout 300kω电阻，该范围可以增加50%,但这需要复位电路。SUMJ引脚外接的一个电阻RnullRATEOUT的零点为2.5V，但当角运动范围不对称时，计算如下:对地或电源正极，并联一个电阻，在角运动对称的情况下增大范围，例如并联一个电阻，从而调节角速率响应带宽。并联一个电阻Rext，因此Rout=180k为

Rnull = (2)

其中，v null 0-未校正时角速度为零的输出电压，

v null 1-校正后需要零电压。

如果获得Rnull5V电源。如果为负，电阻Rnull接地；正值