二维压电射流陀螺的研究

提出了一种二维压电射流陀螺。采用双垂直热电阻丝,敏感二维角速度;通过简支边支撑压电泵振子,提高了陀螺的灵敏度;采用叠片状圆台凹槽型喷嘴,提高了该陀螺的稳定性和重复性;利用软件补偿处理,提高了陀螺的温度性能和线性度。实验表明,该陀螺的灵敏度提高近一倍,零位变化量从10%下降到≤0.2%,工作温度从–10^+40℃扩展到–45^+65℃,非线性度从1%下降到≤0.5%,灵敏度的变化量从10%下降到≤0.6%。

微机械开放式z轴射流陀螺敏感机理的研究

揭示了一种基于开放式气流通道的微机械z轴射流陀螺的敏感机理。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析法,计算了敏感元件内部气流场,并给出了数学模型。计算和测试结果表明:敏感元件内有一开放式的气流通道,分别设置两个入口和一个出口,气流在压电泵的驱动下,由两个入口进入并汇聚,由喷口喷出的气流在射流敏感室形成射流敏感体并从出口流出。在静止条件下,射流敏感体相对热线r1和r2对称分布,作为电桥两个臂的热线r1和r2之间的速度梯度βx=0,电桥平衡,输出电压为0;有角速度输入时,射流敏感体在哥氏力的作用下沿着z轴发生偏转,射流敏感体相对热线r1和r2不再对称分布,βx随着角速度的增加而加大,在其他材料和结果参数不变的情况下,由于射流敏感体与热线r1和r2不对称的热量交换,热线r1和r2的电阻发生不对称的改变,导致电桥失去平衡,电桥输出与输入角速度成正比的不平衡电压。在±120(°)/s的输入范围内,陀螺灵敏度为2.0μV/[(°)·s-1],非线性度优于0.5%,功耗为5.2mW,热线电阻为3Ω,热线电阻温度系数为2 600℃-1。这种微机械开放式z轴陀螺敏感元件内气流由开放的入口和出口之间形成定向流动,无需气流在敏感元件内循环,敏感元件结构简单。

微机械开放式射流陀螺的敏感原理和数值仿真

提出了一种基于开放式气流通道的微机械射流陀螺的设计、敏感原理和数值仿真。敏感元件内部气流的运动采用基于流固耦合的三维瞬态数值分析计算,计算和测试结果表明:(1)气流在压电泵的驱动下,由开放式气流通道的两个入口进入并汇聚,由喷口喷出并在射流敏感室形成射流敏感体,在入口和出口之间形成定向流动。(2)射流敏感体在哥氏力的作用下发生偏转,与作为电桥臂的热线发生热量交换,导致电桥输出与输入角速度成正比的不平衡电压。(3)陀螺灵敏度为SFZ=2.0μV/°/s,非线性度优于0.5%。

微机械开放式射流陀螺设计和有限元分析

给出了一种基于开放式气流通道的Z轴微机械射流陀螺的设计和仿真。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析方法,计算了敏感元件内部气流场。计算结果和测试表明:在压电陶瓷振子振动的一个完整周期内,射流敏感室内维持一个稳定的射流敏感体,为利用哥氏效应制作微机械开放式Z轴射流陀螺奠定了敏感基础;气流在压电泵的驱动下,由2个入口进入并汇聚,在喷口形成速度较大的射流敏感体后从出口流出,在入口和出口之间形成稳定的流动;满足预期响应频率的热线和喷口距离L_Z=1.8 mm,满足非线性度最小预期的两个平行热线之间的最佳距离Δl=0.7 mm;在静止条件下,热线r1和r2之间的速度梯度βX为零,随着角速度的输入,r1和r2之间的速度梯度βX不再为零,而随着角速度增加而加大;在±120°/s的输入范围内,陀螺灵敏度为SFz=2.0μV/((°)/s),非线性度优于0.5%,功耗为5.2 m W,热线电阻值R=3Ω,热线电阻温度系数TCR=2 600/℃。提出的有限元分析方法为微机械开放式Z轴陀螺的优化设计开辟了有效的研究途径。

多功能射流陀螺的理论与实验研究

本文提出一种新型固态陀螺——射流陀螺,它兼有角速率陀螺和角度陀螺功能.文中详细分析了射流速率陀螺的工作原理、射流动力学、结构及实验.根据相似理论原理,利用空气的热升冷降特性,类比于射流速率陀螺的工作原理,提出一种新型的,可全方位测量的角度陀螺.

智能型自校准压电射流陀螺

本文介绍了压电射流陀螺静态自校准方案,即利用力矩电机、光电编码器、单片机组成精确测速系统并给出标准信号,以校准压电射流陀螺零位误差、灵敏度误差,并通过多传感器信息融合技术改善非线性误差、降低温漂、时漂,提高压电射流陀螺的综合性能。新研制的智能型自校准压电射流陀螺有望在末制导炮弹滚转控制系统和惯性稳定控制系统中得到应用。

喷嘴阵射流陀螺温度场与压强有限元分析

研究了喷嘴阵射流陀螺敏感元件内部温度场和压强分布。采用Ansys有限元分析软件,分别计算了喷嘴阵结构敏感腔体内部温度分布和压强分布。计算结果表明:在距出口1.5 mm处平行放置的两热电阻丝在通电加热作用下,提高了热电阻丝周围的气体的温度,使敏感腔体内靠近热电阻丝处气体产生温度梯度,并且温度梯度关于腔体中心轴对称;靠近出气口处的压强比腔体内其他位置压强高,压强值为0.211 09 Pa,腔体内其他位置的压强范围为(3.69×10-16P^1.52×10-15)Pa,可视为0 Pa。对喷嘴阵陀螺的结构优化,提高其性能提供了理论依据。

基于流固耦合的开放式射流陀螺敏感机理研究

针对开放式射流陀螺的敏感机理进行流固耦合分析。采用基于ANSYS和CFX的载荷传递的流固耦合技术,计算了开放式射流陀螺敏感元件内热电阻丝处气流速度在不同输入角速度下的分布。计算结果表明,静止状态时,2个对称热电阻丝处的气流速度相等;在0°/s至60°/s的角速度范围内,气流速度的偏移量与角速度的大小成正比,比例系数为5e-5,而且随着角速度的增大,2个对称热电阻丝处气流速度差也增大。流固耦合分析为开放式射流陀螺优化设计开辟了有效的研究途径。