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。