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    目前国内外对弹体角速度测量常采用以下几种方法:加速度计法,陀螺仪法,太阳方位角传感器测试法,星光姿态定位法以及磁通门式地磁姿态测量法[ ]。根据所用传感器的不同,可以将上述各种方法归为三类:磁电式角速度测量法,光电式角速度测量法以及惯性测量法。28565
    上述方法利用不同的传感器获取转速数据,针对每种传感器,其信号的处理电路各异。最终都将依靠以主控芯片为中心的硬件电路及相应程序完成信号的控制及数据的处理。1  基于磁电式传感器的转速测量系统
    1)磁通门式地磁传感器  它是一种建立在法拉第电磁感应定律上的利用铁磁材料的非线性以及磁饱和特性而制成的一种磁敏感传感器[ ]。对绕在磁芯上的初级线圈施加交变信号,在这个信号的激励下其次级线圈由于受到被测磁场的作用而使感应电压发生“非对称性”变化来实现对微弱磁场的测量。将磁通门式地磁传感器测量轴与弹体各轴对应安装,在弹体飞行过程中当弹体运动姿态改变时,进入线圈测量轴的磁场强度也随之发生变化,使铁芯磁场饱和,在次级线圈中也会产生大小、方向随弹体飞行运动姿态改变而变化的电压,通过坐标变换和姿态解算就可以得到弹体飞行过程中的角速度。
    2)旋转变压器  通俗地说就是一个可以转动的变压器。其输出电压值会随着转子角位置的改变而改变。不同的旋转变压器有不同的输出特性,既有正余弦特性的变压器也有线性特性的旋转变压器[ ]。转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置,适用于所有使用旋转编码器的场合,特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。他在高速旋转的弹体内依然能稳定工作,由旋转变压器输出的转速正弦信号和余弦信号经乘法器与反馈转速的数字跟踪量相乘,产生的信号再通过比较器和相位补偿及同步校正处理后,得到所需转速的精确数字量[ ]。旋转变压器类似于小的电机并且有磁场耦合的转子和定子线圈,旋转变压器的模拟输出包含了角位移及速度信息,该信息可以通过旋变数字转换器得到。
    MCU(或者DSP)向旋转变压器的转子绕组发送一个正弦激励信号 :             
      [ ]                       (1-1)
    旋转变压器工作时,定子产生的响应信号为:
        这里的A是一个常数,它取决于旋变的结构, 是转子相对于一组定子绕组的角位移, 是激励信号 的频率。角速度 及旋转轴的加速度 是和角位移相关的:
                                                (1-4)
    经调制后的转子输出信号也被称作正交信号,这些正交信号通过同步解调机制进行解调,解调时进行ADC转换,这样便可获得如下所示的包络线:
                                                    (1-5)
    解调所需要的载波是由正余弦信号发生器产生的,这些解调后的输出是数字量,之后被送到角位移的查询表中获取相应的角度值。
    上述过程可以用图1.1表示:
     通过旋转变压器获得角位置及角速度框图
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