陀螺测斜仪技术手册
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y
外铰链上环 x
x 外铰链下环
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外铰链中内铰链上环
x
x
内铰链下环
y
内铰链中环
图３－２ 挠性接头整体式结构
? 力矩器
力矩器是来控制陀螺转子进动大小的方向的，它是一个永磁式力矩器，可以绕垂直于转子旋转轴向两正交轴对陀螺转子施加力矩。力矩器由两部分组成，一个是装在转子上的永久磁环，它与转一起高速旋转；另一个是通过骨架与底座固联的力矩器线圈。永久磁环选用钐钴合金制成，是径向磁化的，它在放有力矩器线圈的气隙中建立径向磁场。用软磁合金制成的转子构成磁力线回路。陀螺每一根轴上有两个相反串联的力矩器线圈，当线圈中有电流通过时，便产生一个力作用在转子上。左边一个线圈对转子产生的力如果是向上的，那么右边的一个线圈对转子产生的力则是向下的，结果对转子施加的是一力偶矩。力矩器对转子产生
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的力偶矩正比于气隙磁密、安匝数、导线的有效长度以及线圈距中心距离。由于陀螺转子在高速旋转，此力矩作用在转子上使转子进动，进动角的大小与线圈的电流大小成比例，进动角的方向与电流的极性有关，这种力矩器的特点是精度高、体积小、结构简单。
? 传感器
传感器是双轴电感桥式传感器，在一根轴上采用两组电感线圈构成差动电感传感器。一条通路如图３－３所示∶
图３－３ 传感器一条通路图
A——隔离变压器
Z1、Z2——传感器U形铁芯对称线圈阻抗
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R1、R2——桥臂电阻
R1、R2、Z1、Z2构成桥式电路，转子端面与Ｕ形铁芯磁极面和气隙构成闭合磁路。
当转子没有倾斜时，气隙?1=?2=?0，电桥处于平衡状态传感器输出为零。
当转子有倾斜?角时，则气隙?1
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? 驱动装置
为了保证陀螺角动量的稳定性，故采用了三相同步磁滞马达来拖动转子高速旋转。
马达主要性能参数∶
电源 转速
? 限动装置
限动装置是由两个金属环组成，一个就是转子安装环，它同转子一起高速旋转；另一个叫限动环与驱动轴固联。当转子倾角为零时，这两个环彼此平行且有一定的间隙。转子的倾角被限制在这小间隙之中，以便保护接头、力矩器、传感器等不受损害。
限动角度范围∶ ±３０角分。
? 密封壳体
密封壳体由陀螺底座、上端盖和下端盖组成。在底座上安装一对Ｃ１６０２５Ｊ高速精密滚珠轴承，以支撑驱动轴高速旋转，同时底座以作为磁滞马达的壳体，安装有定子和转子，底座上部安装有力矩器线圈骨架和传感器定子组件。底座法兰盘为安装基准并有定位槽和２７个密封绝缘子。上、下端盖和陀螺底座之间用电子束进行连接密封，壳体内部充以０．１气压的氢气，为了有效的磁屏蔽，消除外界磁场对陀螺的影响，上、下端盖及底座均采用软磁材料１Ｊ５０制成。
三相16伏 410赫兹 12300转 / 分 250毫安 / 相 <30秒
额定电流 启动时间
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3．2陀螺马达驱动电源
１．概述
三相４１０周电源是动力调谐陀螺马达的驱动源。按照陀螺测量角速率的原理，陀螺角动量Ｈ的恒定精度影响着陀螺敏感角速率的精度，而Ｈ的稳定度又与同步马达的转速有关，即与同步马达的供电电源频率稳定度有关，所以通常为保证陀螺敏感角速率的精度，要求驱动同步马达的电源频率有高的稳定度。三相４１０周电源就是为满足这一点而设计的。
三相陀螺马达电源采用石英晶体构成频率高稳定度的振荡器，用它输出的稳定信号去驱动分频器、分相器、电压放大器和功率放大电路，形成一部频率稳定的、相位差为120的三相４１０周电源。
２．电路的组成
按照石油钻井测量的工作条件要求，需要在１２５℃的高温环境下工作，同时要有尽量小的体积，为了在满足指标的前提下，使电路简化、减小体积、降低功耗，故采用混合集成电路，方形波输出。
电路由外接石英晶体的二进制分频器、与门、分相器、电压放大电路以及功率放大电路等组成。
图３－５ 三相４１０周陀螺马达电源原理框图
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