一种三轴惯性测量系统的制作方法

本发明涉及惯性传感器，具体涉及光纤陀螺和加速度计，更具体的说是涉及一种三轴惯性测量系统。

背景技术：

1、光纤陀螺是一种用于惯性导航的光纤传感器，因其无活动部件(高速转子)，称为固态陀螺仪。光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克(sagnac)效应，能够精确确定运动物体方位。萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光，以相反的方向进行传播，最后汇合到同一探测点。

2、若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线，相对惯性空间存在着转动角速度，则正、反方向传播的光束走过的光程不同，就产生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比。因而只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息，即可得到旋转角速度。

3、光纤陀螺一般由光源、探测器、耦合器、y波导和光纤环组成，其实质上是基于sagnac效应工作的环形干涉仪，即沿闭合光路相向传播的光波返回到起始点干涉后，干涉信号的相位差正比于闭合光路敏感轴的输入角速度。

4、另一方面，加速度计是一种基于可移动部件的惯性测量仪表，常用于测量物体的线性运动状态。其中，石英挠性加速度计具有结构简单、精度高的特点。在惯性导航系统、大地测量系统中有广泛的应用。然而，该加速度计的主要缺点在于，测量加速度超过700m/s2，其非线性误差明显增大，且无法承受太大的冲击振动。

5、现有的惯性测量仪表没有将光纤陀螺和加速度计集成在一个单一器件中。在一个单轴惯性测量单元中，需要使用独立的光纤陀螺和加速度计两个器件进行组合。两个独立器件的组合使用会增大单轴惯性测量单元的体积和重量，同样也会增大三轴惯性单元的体积和重量，难以实现设备的微型化和轻量化，导致解算误差增加。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种三轴惯性测量系统，相对于现有光纤陀螺和加速度计组合体的三轴惯性测量单元，体积和重量都大幅减小。旨在解决当前技术中组合使用导致的设备体积较大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种三轴惯性测量系统，包括：组合安装的外罩、主板、三轴光收发组件、骨架框、三个敏感头模块、连接器、解算电路板、加表电路板和底盖；

4、所述敏感头模块为光纤陀螺和石英挠性加速度计的敏感头组合件；其中，所述石英挠性加速度计位于所述光纤陀螺的光纤环中间；

5、所述主板通过线缆分别与所述光纤陀螺的波导和所述三轴光收发组件连接；

6、所述三轴光收发组件为光路器件，为三个所述敏感头模块提供发送和接收光信号；

7、所述解算电路板分别与所述主板、加表电路板和连接器连接；

8、所述加表电路板与所述石英挠性加速度计的表芯连接。

9、进一步地，三个敏感头模块相互垂直安装，分别位于x轴方向、y轴方向和z轴方向。

10、进一步地，所述三轴光收发组件为将光源、耦合器和探测器集成在一起的单一光收发组件。

11、进一步地，所述骨架框具有对外的机械安装接口。

12、进一步地，所述外罩、骨架框和底盖均采用铝合金材质制成。

13、进一步地，所述主板、三轴光收发组件、三个敏感头模块、连接器、解算电路板和加表电路板，均通过螺钉安装在所述骨架框上；

14、所述外罩将骨架框的上部与四周罩住，并通过螺钉固定在所述骨架框上，所述底盖通过螺钉固定且封堵在所述骨架框底部。

15、进一步地，所述骨架框为六面体结构，底面安装一个敏感头模块，相邻的两个侧面分别对应安装一个敏感头模块；顶面安装所述三轴光收发组件；

16、相邻两个侧面上的两个所述敏感头位置的外侧对应安装解算电路板和加表电路板。

17、进一步地，所述连接器为rs422接口、rs232接口或can接口。

18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三轴惯性测量系统，使用三个组合敏感头模块，结合其他外围组件，设计而成的三轴惯性测量系统，相对于现有产品，具有体积小重量轻的特点，能更好地装配到小型或微型无人机上，具有广阔的市场应用前景。且在实现设备的微型化和轻量化的基础上，能更好的提高三轴惯性测量单元的测量精度，具有更小的结算误差。

技术特征：

1.一种三轴惯性测量系统，其特征在于，包括：组合安装的外罩(1)、主板(2)、三轴光收发组件(3)、骨架框(4)、三个敏感头模块(5)、连接器(6)、解算电路板(7)、加表电路板(8)和底盖(9)；

2.根据权利要求1所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，三个敏感头模块(5)相互垂直安装，分别位于x轴方向、y轴方向和z轴方向。

3.根据权利要求1所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，所述三轴光收发组件(3)为将光源、耦合器和探测器集成在一起的单一光收发组件。

4.根据权利要求1所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，所述骨架框(4)具有对外的机械安装接口。

5.根据权利要求1所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，所述外罩(1)、骨架框(4)和底盖(9)均采用铝合金材质制成。

6.根据权利要求1所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，所述主板(2)、三轴光收发组件(3)、三个敏感头模块(5)、连接器(6)、解算电路板(7)和加表电路板(8)，均通过螺钉安装在所述骨架框(4)上；

7.根据权利要求6所述的一种三轴惯性测量系统，其特征在于，所述骨架框(4)为六面体结构，底面安装一个敏感头模块(5)，相邻的两个侧面分别对应安装一个敏感头模块(5)；顶面安装所述三轴光收发组件(3)；

8.根据权利要求1所述的一种小型组合导航系统，其特征在于，所述连接器(6)为rs422接口、rs232接口或can接口。

技术总结本发明公开了一种三轴惯性测量系统，包括：组合安装的外罩、主板、三轴光收发组件、骨架框、三个敏感头模块、连接器、解算电路板、加表电路板和底盖；敏感头模块为光纤陀螺和石英挠性加速度计的敏感头组合件；石英挠性加速度计位于光纤陀螺的光纤环中间；主板分别与光纤陀螺的波导和三轴光收发组件连接；三轴光收发组件为光路器件，为三个敏感头模块提供发送和接收光信号；解算电路板分别与主板、加表电路板和连接器连接；加表电路板与石英挠性加速度计的表芯连接。该三轴惯性测量系统使用三个组合敏感头模块，结合其它外围组件，相对于现有产品，具有体积小重量轻的特点，能更好地装配到小型或微型无人机上。技术研发人员：张春熹,陈浩,许博,于佳,林铁受保护的技术使用者：北京率为机电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/24