低成本的光纤陀螺性能测试系统

本文从光纤陀螺研制和应用的实际出发，利用ＳＴＤ总线工业控制机和通用ＰＣ机，设计实现了一种成本低、适用性强的光纤陀螺数据采集和性能测试系统，解决了高精度测频、数据准确传送和应用软件开发等关键技术，其软硬件可移植应用于多轴陀螺或光纤陀螺捷联组合系统测试中。     

多通道光纤陀螺测试系统研究

本文介绍了一种基于多通道检测的光纤陀螺系统测试方案，给出了系统的硬件环境设计思想及测控软件的实现技术和方法，可实现光纤陀螺及其相关光电器件的综合检测，以提高光纤陀螺的测试效率，为光纤陀螺工程化服务。     

硅微机械振动陀螺的静电驱动

详细分析了双框架结构的硅微机械振动陀螺的驱动技术。结果说明：为了获得陀螺的最佳灵敏度，陀螺外框架上外加驱动电压的人小和频率的选择受到陀螺内外框架固有频率的约束。     

硅微振动陀螺的理论分析

应用欧拉动力学基本方程，对双框架结构的硅微型振动陀螺进行了理论分析，给出了完整的陀螺动力学方程，并且从灵敏度和驱动技术的角度对这种陀螺的机理作了探讨。     

嵌套环式MEMS陀螺频率裂解与品质因数研究

频率裂解和品质因数是制约MEMS陀螺准确度的关键因素。本文以嵌套环式MEMS陀螺为研究对象，以降低频率裂解与提高品质因数为目的，开展频率裂解与品质因数仿真研究。针对频率裂解问题，提出一种转轴偏心修调方法，建立ANSYS模态分析仿真模型，解析转轴偏心参数对模态振型的影响机制，明确频率裂解变化规律；针对品质因数问题，聚焦空气阻尼及热弹性阻尼损耗的影响机理，明确低压强、多谐振环数、薄谐振环、小锚点会有效提高陀螺品质因数。此外，对比仿真与Zener理论模型，说明仿真模型有效性。以上研究有效揭示嵌套环式MEMS陀螺频率裂解和品质因数的变化规律，为MEMS陀螺准确度的提高提供研究基础。     

一种红外地球敏感器和陀螺的故障隔离方法

红外地球敏感和陀螺是卫星姿态控制系统中重要的测量部件。两者的测量变量通过卫星运动学方程相关，因此其测量输出互相冗余，可以用于故障检测。当红外地球敏感和陀螺的测量输出不满足运动学关系时，可以确定两者之一出现了故障，但不能确定究竟是陀螺还是红外出现故障。本文介绍了一种基于多观测器的故障诊断方法，可以隔离红外地球敏感器和陀螺的故障。     

陀螺动力学仿真研究,翻身陀螺

本文通过陀螺运动的动力学仿真计算,讨论了定点陀螺、滚动陀螺和翻身陀螺的运动特点,以及各种参数对陀螺运动的影响。实现了一个成功的翻身陀螺仿真实例,给出了翻身陀螺运动的整个过程和完整参数,讨论了实现翻身陀螺的必要条件。     

用于卫星角速度高精度测量的角动量陀螺

本文研究１０＾－４°／ｓ量级的航天器角速度的测量问题。常规的角速度陀螺的基本原理是利用陀螺输出轴的力矩关系，直接测量角速度，刻度误差一般超过１０＾－４°／ｓ，因而难以满足高精度测量的要求。角动量陀螺利用的是陀螺输入轴的力矩关系，敏感的是相应的角动量。由于角动量与角速度的数量关系，角动量陀螺的刻度误差即使较大，也可保证对１０＾－４°／ｓ量级角速度的敏感性。因此，角动量陀螺的测速精度可达１０＾－４°／     

东方红三号卫星控制系统的速率积分陀螺的数学模型和常值漂移的在轨标定

本文介绍了东方红三号卫星的速率积分陀螺的基本工作原理和性能指标，描述了速率积分陀螺的数学模型。     

硅微型振动陀螺的设计

从理论和材料力学两方面对硅微机械振动陀螺进行研究，提出了一种简化的结构模型，并介绍了这种陀螺的设计方法。     

微机械电子隧穿陀螺仪研究初步研究􀀁

本文提出了根据微机械振动陀螺仪与电子隧道传感器相结合的设想,介绍了该型陀螺仪的工作原理,推导了陀螺仪的运动方程,从理论上阐述了该设想的可行性,仿真结果表明,该陀螺仪较电容检测陀螺仪,其灵敏度可以得到很大提高。     

超流体陀螺的原理和最新发展

超流体陀螺是基于物质波萨格纳克效应的干涉式陀螺仪,具有实现高精度陀螺仪的潜力.在阐述了超流体陀螺原理的基础上,分析了超流体陀螺在超流体干涉仪实验装置的研制和相关原理的研究、量程扩展技术研究、噪声特性研究等方面取得的最新成果,并对超流体陀螺的未来发展趋势进行了展望.     

速率陀螺仪采样数据的分析研究

为了提高速率陀螺仪在自动导引车（AGV）上的实际控制效果,将现场采样数据进行科学分析研究;通过速率与温度标定因数的关系,研究了计算转动角度曲线图,使用滤波计算滤波前后的速率曲线图的方法;通过对图形的详细分析,表明误差选取为0．01时的滤波效果最佳,为速率陀螺仪的标定提供了一定的依据;并进行了仿真实验,结果表明采用该方法选定的误差范围和滤波算法,可以有效地提高速率陀螺仪在转向过程中的控制准确度。     

微机械双框架陀螺仪的机理研究

微机械双框架陀螺仪是一种用于测量运动物体角速度的微型惯性器件。由于其尺寸的大幅度减少,使它在许多领域都有极其广泛的应用,是当今微米/纳米技术发展的一个主要方向。介绍了该陀螺仪的结构组成与工作机理,建立其力学模型,并在此基础上,主要对原理误差进行了定性的分析,得出了影响其精度的主要干扰源,为误差的补偿指明了方向。     

新型MEMS热流陀螺的制造

MEMS热流陀螺是一种基于热流体理论的新型陀螺.该器件利用封闭腔体内的气体作为敏感元件,代替了常规MEMS陀螺的复杂振动结构和悬挂质量块,具有抗大冲击、体积小、重量轻、成本低、可批量化生产等优点.本研究的目的是为了验证MEMS热流陀螺的可行性,主要介绍该器件的研制过程,包括流体场仿真和工艺实现.最后得到了MEMS热流陀螺及其输出曲线,测试结果很好地验证了基于热流体理论的MEMS热流陀螺的可行性.     

基于GUI的大量程MEMS陀螺仪快速标定设计

针对MEMS大量程陀螺仪量程较大,一般的标定设备达不到需要的转速,因此不适合用三轴位置速率转台标定。设计了一种新的标定设备,提出了一种适用于大量程微机电陀螺仪的标定方法,并设计了GUI操作界面。根据微机电陀螺仪的输出数学模型,推导了如何得到MEMS陀螺仪的零点和标定因数等参数。通过实验数据分析可知,大量程微机电陀螺仪标定设备可以标定20 r/s的大量程陀螺仪。该设备原理简单且易于实现,具有较高的应用价值。     

一种高灵敏度硅微机械陀螺的设计与制造

设计与制造了一种高灵敏度的硅微机械陀螺。陀螺用静电来驱动,用连接成惠斯顿电桥的压阻式力敏电阻应变计来检测。主梁、微梁 质量块结构实现了高灵敏度。比较硬的主梁提供了一定的机械强度,并且提供了高共振频率。微梁很细,检测时微梁沿轴向直拉直压。力敏电阻应变计就扩散在微梁上,质量块很小的挠动就能在微梁上产生很大的应力,输出很大的信号。5V条件下,陀螺检测部分的理论灵敏度达到27.45mV/gn。压阻式四端器件用来监测驱动振幅,可以反馈补偿压阻的温度系数。检测模态的Q值达260使陀螺能在大气下工作。陀螺利用普通的n型硅片制造,为了刻蚀高深宽比的结构,使用了深反应离子刻蚀(DRIE)工艺。     

Closed loop driving and detect circuit of piezoelectric solid-state micro gyroscope

Piezoelectric solid-state micro gyroscope is a novel kind of rotating rate sensor, which is based on the special thickness-shear vibrating mode of a piezoelectric body. Compared with the general vibratory micro gyroscope, it has no evident mass-spring component in its structure, so it has larger stiffness and robust resistance to shake and strike. Therefore, piezoelectric solid-state micro gyroscope can be used in the high-g environment. In this paper, piezoelectric solid-state micro gyroscope working principle is described. The closed loop driving and detect circuit of piezoelectric solid-state micro gyroscope is proposed in order to track the resonance frequency drift, stabilize the driving voltage value and detect the gyroscope output. The closed loop driving circuit (CLDC) mainly contains phase lock loop circuit, automatic gain circuit. Detect circuit mainly contains de-modulator, difference amplifier, Phase shift circuit and low pass filter. Experimental results show that the frequency of CLDC fluctuates within ±15 Hz with the resonance frequency of 357.9 kHz when get its stable status and the fluctuation of reference voltage is within ±7 mv, while the fluctuation of reference voltage in open loop driving circuit is ±23 mv. In the experiment, the sensitivity of the gyroscope with 740 mv/rad/s is observed. The work in the paper provides the theoretical and experimental foundation for realizing for this kind of gyroscope.     

基于改进PSO算法的嵌套环式微陀螺结构优化设计

摘要：改变嵌套环陀螺的结构设计会引起陀螺性能发生很大的改变,但由于其结构复杂,参数众多,导致陀螺在仿真过程中计算量过大,难以探索陀螺多参数变量对陀螺性能的影响规律,针对这一问题提出了一种基于改进PSO算法的嵌套环陀螺结构优化设计方法。该方法在传统PSO算法寻优的基础上,引入极值扰动来避免算法陷入局部极值,并针对嵌套环陀螺进行了一定的条件约束,解决了多参数在总和固定情况下的优化问题。改进后的优化算法以机械热噪声为目标函数,在波音设计的陀螺模型基础上对其间隙分布进行了优化实验,并与未优化前进行了性能对比,结果表明,改进后的优化算法使嵌套环陀螺性能显著提高,结构优化设计更加高效简洁,适用于嵌套环陀螺进行各种多参数的优化问题。     

Electrostatic correction of structural imperfections present in a microring gyroscope

This paper describes a procedure for identifying mass and stiffness imperfections present in a microring gyroscope. In general mass and stiffness imperfections will be present as a result of fabrication variances and will contribute to mistuning of the gyroscope. Both mass and stiffness imperfections are treated as perturbations of the ideal isotropic mass and stiffness. The mass and stiffness perturbations are combined to form a structural imperfection, which is shown to be determinable from Nyquist plots of the frequency response functions. An analysis of electrostatic "tuning" is presented and demonstrates that the nonlinear negative spring component produced from a particular arrangement of capacitive electrodes is capable of removing such structural imperfections. If uncorrected the structural imperfections would otherwise result in anisoinertia and anisoelasticity. A comparison between the theoretically predicted tuning voltage and the experimentally derived value is made and shown to be in agreement. The major advantage of electrostatic tuning is that it may be implemented on-chip during operation thus providing active tuning. This is in contrast to the trimming techniques employing laser ablation or focussed ion beam, which may only be done prepackaging.