旋转载体用硅微机械陀螺的动力学分析与仿真

提出一种“旋转载体用硅微机械陀螺” ,给出了该陀螺敏感头的结构尺寸 ,对陀螺角振动方程中出现的转动惯量、弹性支撑梁的扭转刚度系数和角振动阻尼系数分别进行了解析近似计算 ,得到了角振动幅度与被测角速率的关系曲线。用ANSYS仿真分析软件对陀螺结构进行模态分析和谐响应分析 ,比较计算机模拟和解析近似计算结果 ,它们相差不大 ,从而使两种处理方法相互得以验证     

旋转载体用硅微机械陀螺的动力学分析与仿真

提出一种“旋转载体用硅微机械陀螺”，给出了该陀螺敏感头的结构尺寸，对陀螺角振动方程中出现的转动惯量、弹性支撑梁的扭转刚度系数和角振动阻尼系数分别进行了解析近似计算，得到了角振动幅度与被测角速率的关系曲线。用ANSYS仿真分析软件对陀螺结构进行模态分析和谐响应分析，比较计算机模拟和解析近似计算结果，它们相差不大，从而使两种处理方法相互得以验证。     

旋转式硅微机械陀螺的研究

分析了旋转式硅微机械陀螺的工作原理,建立了该陀螺的数学模型,设计了其敏感结构,计算了陀螺振动元件三个轴向的转动惯量、弹性支撑梁扭转刚度、振动元件角振动阻尼系数等动力学参数,计算分析了陀螺的电容敏感特性.对制作的陀螺进行性能测试的结果表明,该陀螺利用旋转载体自身的旋转角速度作为驱动,从而说明敏感载体的俯仰(或横滚)角速度原理正确,并且理论和试验都说明,当载体自旋角速度不同时,陀螺输出信号的比例系数也不同.     

旋转式硅微机械陀螺的研究

分析了旋转式硅微机械陀螺的工作原理,建立了该陀螺的数学模型,设计了其敏感结构,计算了陀螺振动元件三个轴向的转动惯量、弹性支撑梁扭转刚度、振动元件角振动阻尼系数等动力学参数,计算分析了陀螺的电容敏感特性。对制作的陀螺进行性能测试的结果表明,该陀螺利用旋转载体自身的旋转角速度作为驱动,从而说明敏感载体的俯仰(或横滚)角速度原理正确,并且理论和试验都说明,当载体自旋角速度不同时,陀螺输出信号的比例系数也不同。     

旋转式硅微机械陀螺的研究

分析了旋转式硅微机械陀螺的工作原理，建立了该陀螺的数学模型，设计了其敏感结构，计算了陀螺振动元件三个轴向的转动惯量、弹性支撑梁扭转刚度、振动元件角振动阻尼系数等动力学参数，计算分析了陀螺的电容敏感特性。对制作的陀螺进行性能测试的结果表明，该陀螺利用旋转载体自身的旋转角速度作为驱动，从而说明敏感载体的俯仰（或横滚）角速度原理正确，并且理论和试验都说明，当载体自旋角速度不同时，陀螺输出信号的比例系数也不同。     

激光多普勒测振仪对激光陀螺动态特性测试分析

为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性,提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量,测量结果易受被测物体振动频率的影响,因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号,通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值,得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明:在角振动频率低于300 Hz时,激光陀螺测量值准确;角振动频率较高时,由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。     

一种新型解耦硅微机械陀螺的设计

提出了一种新型静电驱动微机械陀螺结构,采用两组对称的梳齿结构作为驱动电极,同时采用中央质量块栅格和与驱动电极相同的梳齿两种结构检测感应模态的振动,每种结构设计两组独立的检测电极,分别采用差分方式进行检测,有效提高了陀螺的灵敏度。该陀螺结构的驱动模态和感应模态振动相互解耦,振动特性相似,固有频率、阻尼系数和品质因数等参数接近。采用有限元法分析了该结构的参数和特性,介绍了结构的制作流程。该结构谐振频率高、阻尼系数小,可达到较高的测量分辨率和准确率。     

一种新型解耦硅微机械陀螺的设计

提出了一种新型静电驱动微机械陀螺结构,采用两组对称的梳齿结构作为驱动电极,同时采用中央质量块栅格和与驱动电极相同的梳齿两种结构检测感应模态的振动,每种结构设计两组独立的检测电极,分别采用差分方式进行检测,有效提高了陀螺的灵敏度。该陀螺结构的驱动模态和感应模态振动相互解耦,振动特性相似,固有频率、阻尼系数和品质因数等参数接近。采用有限元法分析了该结构的参数和特性,介绍了结构的制作流程。该结构谐振频率高、阻尼系数小,可达到较高的测量分辨率和准确率。     

旋转载体用硅微机械陀螺的敏感元件

介绍了旋转载体用硅微机械陀螺的敏感原理,计算了硅振动单元振动摆角和敏感电容的关系。介绍了旋转载体用硅微机械陀螺敏感元件的结构和利用双面多次光刻、腐蚀等微机械工艺加工得到硅振动单元的工艺过程。对制作的4个敏感元件的电容进行静态测试,得到4个敏感元件各自电容的静态值,它们之间有所偏差。     

一种新型的角速率传感器--声表面波陀螺

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强，灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展；着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理；指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度，而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构；提出了亟待研究解决的几个问题。     

振动陀螺仪闭环控制系统设计

振动陀螺仪位列新一类固态陀螺,已成为与机械转子陀螺、光学陀螺相并列的三大类陀螺之一.在分析振动耦合误差的基础上,提出了振动陀螺仪闭环控制系统的一般设计方案.由于驱动振动幅度远大于读出振动,因此极小的耦合量就会造成很大的检测误差.同时,驱动振动耦合到读出轴的振动信号与角速率振动信号同相,他不可简单地进行分离的特性使其成为影响陀螺精度的要害问题.通过闭环控制系统的设计和实施,可有效提高振动陀螺仪的精度.     

电磁驱动电容检测微机械陀螺的设计

介绍了一种电磁驱动电容检测微机械陀螺的结构和工作原理.该陀螺的突出优点在于驱动和检测采用了相互独立的折叠梁和振动质量,故驱动和检测间的耦合大大地减小.本文从理论上分析了折叠梁结构参数对振动模态频率的影响,并针对初步确定的结构尺寸,利用COVENTER WARE软件进行了静力学和动力学分析,对理论计算结果进行了验证.     

光纤陀螺动力学特性研究及结构优化设计

针对光纤陀螺的工作环境和结构特点,用有限元方法分析了结构件的固有频率对结构参数的敏感性.根据结构几何尺寸对固有频率的影响,在不降低固有频率的基础上对光纤陀螺的结构进行了小型化和轻型化设计,改进后的体积缩小49.56%,质量减轻37%,一阶谐振频率提高19.1%.优化装配工艺也能提高陀螺在振动环境下的性能.采用绝缘子实现了电子线路走线最短,以及所有光学元器件无活动尾纤,并采用了焊点保护,提高了光纤陀螺的可靠性和一致性,试验验证了改进后光纤陀螺在振动状态下精度接近静止环境下的精度.     

零刚度弹性梁旋转式陀螺研究

设计并制作了在零扭转刚度条件下的一种用于旋转体偏航角速率测量的陀螺。分析该陀螺工作原理,建立该陀螺的数学模型,设计和制作了零扭转刚度陀螺的敏感结构。利用交流电桥提取电容变化信号,进而实现对旋转体偏航角速度的测量。在旋转体自旋角速度不同的情况下,对陀螺输出信号进行测量,分别得到载体的旋转速率φ=10×2πrad/s时,比例系数K=20.96 mV/[(°)·s-1];φ=12×2πrad/s时,K=21.12 mV/[(°)·s-1],φ=14×2πrad/s时,K=21.10 mV/[(°)·s-1]。理论研究和性能测试表明,在陀螺振动元件的弹性梁扭转刚度为0时,陀螺输出信号的大小只与偏航角速度Ω有关,与载体旋转角速率φ无关。     

开环位置激励半球谐振陀螺仪工作原理与误差分析

为了研究半球谐振陀螺仪的工作原理,首先推导了谐振子上振动波腹方位角的表达式,然后建立了振动位移和速度的状态方程,进而求出了状态方程的精确解析解,给出了在角速率输入和存在密度分布不均匀缺陷时的波腹方位角的稳态解和角速率解算误差.最后在开环位置激励下,给出了为保证半球谐振陀螺角速率估计精度的密度四次谐波的取值范围.     

石英微机械陀螺敏感芯片的抗振动分析与改进

石英微机械陀螺是振动惯性器件,而陀螺敏感芯片结构的抗振动能力会直接影响陀螺的性能。由于工作环境的振动会对陀螺的性能产生一定的影响,因此需提高陀螺敏感芯片结构的抗振动能力。该文利用有限元仿真软件对敏感芯片结构进行随机振动仿真分析,通过对敏感芯片结构的优化,提高了陀螺的抗振动能力。     

压电陶瓷驱动机抖激光陀螺抖动特性仿真分析

二频机抖激光陀螺由于静态锁区和动态锁区的客观存在,要求光学谐振腔体不仅要绕敏感轴作正弦抖动,还要按一定的随机规律改变抖动幅度.二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较复杂,很难通过解析法求解其振动特性,采用有限元法对二频机抖激光陀螺抖动特性的仿真方法进行研究.对激光陀螺的关键点进行激光测振实验,对激光陀螺的输出信号进行了高频采样;并对所得采样数据进行功率谱分析,证明了仿真方法的正确性.采用该方法对激光陀螺工作状态进行动力学仿真,可获得工作状态下任意位置的动力学参数,对分析激光陀螺及捷联系统因抖动而产生的误差有重要意义.     

新颖角振动微硅陀螺的设计

在分析原有双框架式角振动微硅陀螺的基础上,提出了一种新颖的微硅陀螺,给出了工作原理、运动方程及设计尺寸,并分析了新颖陀螺提高灵敏度的途径。     

激光陀螺动态特性研究（一）

针对激光陀螺动态特性中的带宽特性进行了研究。该文首先分析了激光陀螺的带宽特性指出,激光陀螺具有较高的理论带宽,并分析了影响实际带宽大小的因素,对激光陀螺的带宽进行了实际测试。将激光陀螺装在惯性测量装置(IMU)台体上,采用正弦激励法进行试验。按已设定的频率和幅值给角振动台施加正弦激励,分别采集激光陀螺信号和角振动台信号的输出,对每个频率点采集的数据进行傅里叶变换(FFT)处理并得出结论。为更好说明问题,先后在两台角振动台上进行试验,且IMU与试验工装分刚性连接和带减震器两种状态。测试数据说明,激光陀螺在IMU系统上测试的带宽大于120Hz,理论分析相符,完全满足现代导弹对激光陀螺的带宽要求。该试验可为激光陀螺信号的滤波、激光IMU系统设计等提供参考依据。     

电磁驱动电容检测微机械陀螺的设计

介绍了一种电磁驱动电容检测微机械陀螺的结构和工作原理。该陀螺的突出优点在于驱动和检测采用了相互独立的折叠梁和振动质量 ,故驱动和检测间的耦合大大地减小。本文从理论上分析了折叠梁结构参数对振动模态频率的影响 ,并针对初步确定的结构尺寸 ,利用COVENTERWARE软件进行了静力学和动力学分析 ,对理论计算结果进行了验证