激光陀螺抖动系统的理论分析与有限元模拟

对激光陀螺抖动系统的抖动频率进行了理论分析,给出了抖动频率的解析解.在有限元分析软件ANSYS上建立了抖动系统有限元简化模型,对其振动特性进行了模态分析,对理论计算、模态分析和实验测量结果进行了对比.结果表明:理论分析和有限元分析所得结果与实验测量结果一致,验证了理论分析的正确性和可行性.理论分析还表明抖动结构中弹簧辐条的厚度、宽度及数目,芯轴大小,压电陶瓷元件分布等会影响激光陀螺抖动系统的抖动频率.     

激光陀螺系统动力学特性分析

在构建激光陀螺捷联系统时,由于三个激光陀螺安装在同一个支架上,并且三个陀螺振子都在进行高频角振动,激励支架产生耦合振动,外界的干扰振动也会通过隔振器传到支架上,因此造成陀螺是在振动载体环境下工作,引起激光捷联系统的振动耦合误差,导致系统导航精度下降。采用MSC.NASTRAN有限元软件,分析了某激光陀螺系统的动力学特性和振动模态,确定了三个激光陀螺的合理安装位置。计算了隔振器的隔振效果,并分析了外界扰动对激光陀螺的影响。由此评估激光陀螺系统的动力学特性,得出其中存在的弱点,为激光陀螺系统结构的动力学特性修改提供依据。     

单框架控制力矩陀螺的动力学分析

为了验证单框架控制力矩陀螺结构的可靠性,采用AutoCAD建立陀螺的三维几何模型,同时运用有限元法建立了动力学分析模型。在MSC.Nastran环境下,进行模态仿真,得到了力矩陀螺的前十阶固有频率和相应的振型。接着在模态分析、频率响应分析的基础上,进行了陀螺的随机响应分析,研究了单框架控制力矩陀螺的动力学性能。为陀螺结构的可靠性评估以及优化设计提供了理论参考依据。     

挠性基板叠装互联组件随机振动响应分析

文中建立了挠性基板互联结构组件的三维有限元分析模型,对模型进行了模态分析和随机振动条件下的结构有限元分析.研究了随机振动加载条件下组件在x,y,z三个方向的随机振动应力、应变分布,分析了最大应力、应变节点位移、速度及加速度响应谱,并对结构抗振强度进行了校核.结果表明,随机振动加载条件下组件在x,y,z三个方向产生的最大...     

机抖激光陀螺温度场的有限元模拟与实验

为了研究机抖激光陀螺内在热源对陀螺性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS建立了机抖激光陀螺的温度场模型,对有限元模型进行了温度场仿真分析。描述了有限元模型的简化方法,介绍了材料热参数的处理及热生成率和换热系数的计算方法,最后给出了机抖激光陀螺的稳态温度场1h和3h的瞬态温度场分布,指出了机抖激光陀螺的最高、最低温度分布区域及温度梯度分布情况。设计了高精度的铂电阻测温电路,其测温精度为0.005℃,仿真与实验对比结果表明,计算误差优于2%,验证了模型的正确性和合理性。本文的研究方法可为陀螺盒体内部测温点的选取提供指导意见,有助于提高机抖激光陀螺的温度补偿效果。     

航空陀螺的有限元模态分析

主要讨论应用有限元的方法 ,在UG的有限元模块下对航空陀螺进行建模和模态分析。对于避免陀螺工作中可能因为振动而降低精度有重要的意义 ,对有限元的模态分析方法的过程进行了探讨。     

激光陀螺抖动偏频电路的设计与实现

目前消除激光陀螺闭锁误差常用的方法是采用机械抖动偏频及向抖动驱动信号中注入随机噪声。根据某型激光捷联惯导系统所选用的激光陀螺的特性,采用微控制器、锁相环及D／A转换器等器件设计了激光陀螺抖动及加噪电路。该电路具有抖动起振快、加噪简单有效、工作可靠性高等特点,并具有自检测功能。从设计的激光捷联惯导系统实际运行看,该电路能很好地满足系统功能及性能要求。     

振动条件下陀螺稳定平台漂移大的分析研究

系统分析了随机振动对陀螺稳定平台性能的影响。提出振动条件下机械谐振是导致陀螺漂移变大从而影响陀螺稳定平台漂移的重要因素。进而改进振动夹具以避开谐振频率的方寨。最后通过对陀螺稳定平台系统的模态仿真和试验验证了理论分析的正确性和改进措施的有效．巨。改善了稳定平台的振动测试性能。     

随机振动下光学谐振腔腔体形变及变动规律

鉴于复杂环境会使激光陀螺谐振腔产生变形,从而严重影响激光陀螺的性能,本文利用有限元分析软件ANSYS仿真分析了典型随机振动谱(gRMS=6.6 g)下激光陀螺腔镜3个方向的微小形变量,分别为0.342 5″、0.349 4″和0.215 0″,并结合矩阵光学理论定量得到了谐振腔光阑处的形变量。然后定量分析了不同曲率半径、不同腔长、不同入射角对光学四边形环形谐振腔的影响规律。最后,研究了球面镜-球面镜同时变化以及球面镜-平面镜同时变化下谐振光路的变动规律。实验结果表明,单纯考虑谐振腔的抗振性能,当L处于0~1m,R处于1~8m时,球面镜的曲率半径越小,腔长越短,四边形环形光学谐振腔所受外界环境的影响越小,两个腔镜同时变化时按照一定规律等效成单镜变化。本文研究可以为激光陀螺光学谐振腔的设计提供参考。     

动调陀螺组合体减振器的模态分析

使用有限元软件MSC／NASTRAN对动调陀螺组合体进行了模态分析与研究，并给出了陀螺组合体的15阶模态频率和振型。分析结果表明，陀螺组合体前6阶模态频率对其整体振动有很大的影响，同时验证了陀螺组合体的固有频率将远离外界激振频率，不会因为受到外界频率的激振而发生工作失效。     

机抖激光陀螺压电陶瓷驱动器参数设计

为了消除闭锁效应,激光陀螺常采用机械抖动偏频方案,利用压电陶瓷驱动器来驱动谐振腔绕垂直于环路平面的轴线快速来同转动.在考虑压电陶瓷驱动器的情况下建立了抖动结构的理论模型,对抖动频率进行了理论分析,给出了抖动频率的解析解.建立了机抖激光陀螺的有限元仿真模型,进行了模态分析,通过与扫频试验结果对比,理论分析计算误差为5.68％,有限元分析计算误差为1.04％,验证了模型的合理性和精确性.分析了压电陶瓷驱动器参数(厚度、宽度)对谐振频率的影响规律,为机抖激光陀螺的研发和设计提供参考依据.     

一种高性能电磁式微机械振动环陀螺

模态匹配和高的品质因数是提高振动环陀螺性能的关键。设计制作了一种电磁式微机械振动环陀螺,采用了全对称的结构以实现模态匹配。通过理论推导建立了陀螺灵敏度和机械噪声的数学模型,分析了陀螺参数对灵敏度及分辨力的影响。采用（100）晶向的单晶硅及MEMS体硅标准工艺加工了陀螺样片,该工艺简单,无需键合。器件频响实验结果表明,所设计的振动环陀螺驱动模态和检测模态频差小于0.5Hz,大气压下品质因数约为500,在1Pa的低真空下达到14000。锁相放大器测试结果表明,在-200 ~200 o/s测量范围内,陀螺分辨力为0.05o/s,灵敏度为0.2uv/ o/s。测试结果表明该陀螺能够实现模态匹配和较高的品质因数,具有较高的性能指标。     

离轴反射式光学系统结构随机振动响应与疲劳分析

为了探索振动环境对离轴反射式光学系统的影响,本文对其系统结构部分进行了随机振动响应分析以及疲劳分析。利用有限元软件MSC/Patran建立光学系统结构的整体模型并进行模态分析,以实际装配时基体框架前端连接法兰盘的连接孔部位作为边界条件,通过对其每个节点的六自由度进行约束并进行模态响应分析。分析结果表明在X、Y与Z三个方向上平移及旋转变化量均很小,满足空间环境中测量系统的精度要求。通过对光学结构整机部分在三个方向随机振动载荷作用下进行了有限元分析,结果表明光学结构内部最大应力分别为151、267和280 Mpa,都小于材料的抗拉强度,且有足够的安全阈度。根据所选的铝合金A709的疲劳曲线,以及应力响应PSD谱,利用Palmgren-Miner假设,对本文所选定的光学结构及其主框架结构在动力学环境下进行疲劳分析,结果表明其满足系统使用要求。     

微机械振动环陀螺

为了减小振动环驱动模态和检测模态的频率差从而提高陀螺性能,提出了一种采用电磁驱动、电磁检测的全对称振动环陀螺结构。采用MEMS体硅工艺完成该微机械振动环陀螺的加工,其结构在保持镜像对称的同时,还保持了中心对称,因此整个结构高度对称,有利于减小模态频率差。为有效跟踪陀螺驱动模态的谐振频率并稳定驱动模态的幅值,设计了闭环驱动控制电路。该电路由低噪声前置放大器、相位调整环节以及自动增益放大器(VGA)组成。测试结果表明,该陀螺两个模态频率差为0.27 Hz,实现了频率较好的匹配。在±200 °/s,测得陀螺灵敏度为8.9 mV/(°/s),分辨力为0.05 °/s,非线性度为0.23%。     

结构随机振动仿真分析

利用Ansys有限元分析软件对某一安装架结构进行了动力学仿真分析,首先进行了模态分析,在此基础上进行了随机振动的PSD(Power Spectral Density)分析,通过分析,提出了结构的改进方案.说明了在产品的设计过程中,对结构进行动力学仿真分析,可以预测产品的环境适应性,寻求最优化的设计方案,并缩短产品的开发周期,降低开发成本.     

晃动基座下激光陀螺捷联导航系统初始对准预滤波新方法

激光陀螺捷联惯性导航系统在晃动基座下进行初始对准,外界的干扰会令激光陀螺和加速度计的噪声增大,从而使初始对准的时间延长,甚至不能完成对准。对激光陀螺和加速度计输出简单的采用低通滤波的方法,并不能有效的抑制传感器噪声。采用小波方法,虽然能够抑制噪声的影响,但是由于小波的高计算复杂度和块处理结构,很难在线实现。针对这个问题,本文提出一种新的预滤波方法,将传感器输出通过低通滤波之后再通过一个基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波,这样就能有效的降低基座晃动带来的噪声,同时不降低对准的精度。实验结果表明,本文提出的预滤波方法计算复杂度低,滤波效果明显,能够很好的辅助激光陀螺捷联导航系统在晃动基座下完成精对准。     

环形激光器双光路椭圆度测量系统

针对通过测量输出光椭圆度对环形激光器进行调腔的要求,研究并建立了环形激光器双光路椭圆度测量系统.计算分析了无源环形腔对S线偏光和P线偏光的频率响应特性,得出S线偏光谐振峰频率特性更适于无源环形腔的稳频.采用S线偏光作为外部输入光来提高稳频精度,搭建了环形激光器双光路稳频与测量系统.环形激光器稳频系统在10 s内就能完成稳频,稳频效率高,稳频后光强波动幅度为1.8％.提出的椭圆度测量方法使椭圆度变化幅度约为0.65％,减小了光强波动对测量精度的影响.实验显示,构建的测量系统可满足椭圆度测量的要求.     

Self-detection characteristics of the Sagnac frequency shift in a mechanically rotated semiconductor ring laser

Self-detection of the frequency difference between the two counter propagating oscillation frequencies in a mechanically rotated semiconductor ring laser (SRL) was successfully demonstrated. An SRL used for experiments consisted of a pig-tailed laser diode amplifier module. Detection characteristics of an SRL as an optical gyroscope were investigated and discussed. Beat frequency, which was detected by the terminal voltage change of an SRL without branching the circulating optical power, was measured as a function of the rotation rate, changing the loop radius for investigating the loop radius dependence on the detection sensitivity. The measured detection sensitivity characteristics coincided well with the theoretical prediction based on the Sagnac effect, and it was found that SRLs could be operated as optical gyroscopes. Furthermore, we verified that lock-in phenomenon was one of the most dominant noise sources in the S-RLG.     

兰驼7Y-950三轮农用运输车机架随机振动分析

建立以板壳单元为基本单元的机架有限元计算模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行了随机振动分析,找出机架的危险部位,为产品改型设计提供依据。