陀螺测斜仪技术手册
试验，如四位置、八位置试验、另外，考虑到探管使用环境的温度随井深的增加而增高，还要建立模型系数的温度模型，以便给予温度补偿。
第三章 惯性测量组件的主要部件
３.１动力调谐式陀螺仪
１． 概 述
动力调谐式陀螺仪是一种非液浮的弹性支撑的精密二自由度陀螺仪、它是由结构新颖的挠性接头支撑代替常规的滚珠轴承或液浮支撑而构成的自由转子陀螺，它利用接头平衡环振荡产生的动力效应来消除接头细颈对陀螺转子的弹性约束，从而达到动力调谐。
为了有效的磁屏蔽，仪表外壳用软磁材料制造并用电子束进行连接密封，陀螺仪体内充以０．１压力的氦气，使陀螺具有一定的性能精度指示。动调挠性陀螺的特点是结构简单、体积小、重量轻、制造容易、精度高、可靠性好。是惯性导航与制导以及其惯性定位系统中被广泛应用的一种惯性器件。
２． 陀螺测斜仪的动调陀螺主要技术指标
? 体积 ? 重量 ? 驱动电机
电源
三相16伏410赫 12300转/分 2瓦
?35?65毫米
300克
同步转速 消耗功率
? 电感式传感器
激磁电压 3.5伏特 激磁频率 8千赫
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３． 动调陀螺工作原理 滚珠轴承 磁滞电动机定子 转子 细颈式的
驱动轴 挠性接头 信号器导磁环 力矩器永磁环 力矩器线圈 磁屏蔽 16 信号器线圈 壳体 磁滞环 陀螺测斜仪技术手册
图3－1动力调谐陀螺结构示意
动力调谐陀螺结构示意如图３－１所示。当陀螺转子高速旋转时，若底座倾斜，由于转子具有定轴性，就造成转子的旋转轴线与电机驱动轴的轴线不重合。这时接头平衡环一方面随同转子一起高速旋转，另一方面相对转子以与偏角相同的振幅振荡，即作复合扭摆运动，结果在转子与驱动轴之间形成了两种约束，一是接头细颈弯曲形成的正弹性约束，二是由于接头平衡环的扭摆运动而产生的负弹性约束。正弹性约束是转子偏角的函数，它使转子向一个方向漂移，负弹性约束也是转子偏角的函数，它使转子向相反方向漂移。负弹性约束效应取决于平衡环的转动惯量，并与陀螺转子转速的平方成比例。如果转子在某一特定的转速下，正弹性约束和负弹性约束正好大小相等方向相反，因此在陀螺上的合约束为零。这就是通常所说的达到了动力调谐。这种条件可用下式表示：
K?1(a?b?c)N2 2式中∶ K—— 正弹性系数
a、b—— 接头平衡环绕x、y轴转动惯量
c—— 接头平衡环绕极轴即z轴转动惯量 N—— 转子旋转角速度
调谐时的调谐频率为∶
f0?12?2K
(a?b?c)17
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陀螺在调谐频率下工作时，陀螺转子将不受底座角运动的影响，成为一个无约束的”自由转子式”陀螺，从而可建立起一个惯性参考基准。
４．陀螺仪结构原理
动力调谐陀螺是由下列元件组成∶陀螺转子、挠性接头、力矩器、传感器、磁滞电机和密封壳体等元件组成。如图1所示，在陀螺底座上装有一对滚珠轴承，以支撑驱动电机轴的高速旋转，驱动轴一端装着电机的转子，另一端通过挠性接头装着陀螺转子，力矩器线圈骨架和传感器组件用螺钉与底座相连。陀螺底座两端的上、下端盖用电子束焊接并使陀螺密封。
? 陀螺转子
陀螺转子是产生角动量H的惯性质量，在转子内装有力矩器幅向永磁环，挠性接头的转子安装环和在转子端面上传感器的导磁环等它们用螺钉或高强度环氧树脂连成一个整体，转子材料为软磁合金１Ｊ７９，它与力矩器永磁环和气隙构成闭合磁路，建立一个径向永久磁场。
? 挠性接头
挠性接头是动调胎的关键部件，它把陀螺转子和驱动轴连接起来，是引起陀螺基本误差的元件，可以说接头性能的好坏决定整个陀螺仪性能的好坏。接头在仪表中的作用是∶
① 支承陀螺转子，使转子能承受轴向和径向的过载荷。 ② 传递旋转力矩，使转子能够达到高速旋转。
③ 容许陀螺转子相对于底座扰支撑中心具有转动自由度。 ④ 提供一种负弹簧效应以补偿细颈的正弹性约束。
挠性接头是采用整体式结构方案，分内接头和外接头两部分，它们分
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别用整块材料加工而成，每个接头有四个细颈，外接头四个细颈是径向排列，内接头四个细颈是轴向排列，如图３－２所示。然后用电子束焊接的方法将内、外接头联结成一个整体。最后用线切割机把整体接头分成上、中、下三环，形成整体式挠性接头，作为转子的万向支撑。接头下环与驱动电机相连，中环与转子相连，上环又称平衡环，它产生负弹簧效应，以实现陀螺动力调谐。在内接头的上环插有调谐杆，改变它的大小或轴向位置来改变平衡环的赤道转动惯量ａ、ｂ的值，以便达到２０５赫兹的调谐。即：
12?2K?205
(a?b?c)整体式接头比分离式接头的优点∶结构紧凑、加工容易、精度高、具有一定的承载能力。接头材料选用马氏体时效钢３Ｊ３３。
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