全金属固态振动陀螺机电耦合特性研究

对全金属固态振动陀螺(ASVG)的机电耦合特性展开了研究。提出一种利用多物理场有限元仿真模拟ASVG静电激励的检测方法,依据静电驱动与检测原理分析了不同的驱动方式对静电驱动力的影响,优化了电极结构参数,并得到了检测电容的静态误差。结果表明:ASVG的振幅与施加的交流电压与直流偏压呈正比关系,并在1倍谐振频率的驱动电压下,其振幅最大为4.5μm,并被激发至四波腹状态,优化后的电极角度为40°,静电电极与振子间距保持在5μm时,其最大振幅为2.3μm,基本满足设计要求。最后,通过实验得到ASVG的幅频特性与机电特性,验证了分析结果的正确性和可用性。

全金属固态振动陀螺振子品质因数特性研究

针对全金属固态振动陀螺核心部件谐振子的品质因数特性展开研究,提出利用多物理场有限元仿真分析全金属固态振动陀螺谐振子品质因数的方法。采用多物理场有限元仿真软件,对材料、结构等参数与振子品质因数的关系进行了分析,对仿真结果基于多结构参数优化振子结构,优化后振子体积为Φ17 mm×14 mm。经仿真,在真空、常温条件下,振子驱动和检测模态的品质因数分别为44,497与43,874。通过精密成型技术加工出振子实物,在实验室大气环境、常温条件下搭建测试系统,经测试加工,振子品质因数为12,075。考虑振子加工误差和大气环境影响,测试结果满足设计要求,验证了仿真分析能够满足结构设计需求,为之后的谐振子频率裂解抑制和全金属固态振动陀螺样机的研制奠定基础。

基于固态振动陀螺的短期偏置稳定性研究

该文研究了固态振动陀螺的短期稳定性。从固态振动陀螺的动力学方程入手,讨论了影响固态振动陀螺短期偏置稳定性的因素,计算结果显示,暂态解误差是影响陀螺短期偏置稳定性的主要因素,针对暂态解的特点采用低通滤波器进行滤波。仿真结果表明,低通滤波器能有效抑制输出值中的误差信号,并对压电振动陀螺进行滤波实验,实验结果同仿真结果吻合很好,由此可得出该模型的正确性和滤波方案的可行性。

钟形振子式角速率陀螺敏感机理与检测方法

针对钟形振子式角速率陀螺的振子振动特性和敏感机理进行研究,得出了一种BVG信号检测方法.采用三维Ritz方法,建立了理想条件下钟形振子中固体波动的动力学模型;利用相似系统的分析方法,推导出了钟形振子的等效动力学模型.在此基础上,研究振子环形唇缘的振动特性,分析信号产生机理,提出了利用电容传感器和压电传感器的多传感器融合的信号检测方法,并从理论上验证了该方法的合理性.对BVG的系统设计具有一定的借鉴意义.