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振动陀螺是一种利用哥氏效应检测角速度的传感器,其谐振子的结构精度和阻尼均匀性限制了陀螺性能的提升。为减小谐振子结构与支撑锚点的影响,提出了一种全新概念的磁悬浮振动陀螺。该陀螺利用电磁悬浮的方法将谐振子悬空,从而简化了谐振子为无支撑锚点的集中质量块,降低了其结构精度要求,消除了机械结构阻尼,最终达到提升陀螺性能的目的。基于经典振动陀螺模型,理论分析了磁悬浮振动陀螺的基本工作原理,并说明了谐振子误差对陀螺性能的影响规律,设计了新型磁悬浮振动陀螺的结构,并对该结构的磁感应强度进行了仿真分析。仿真结果证明,悬浮质量块振动稳定,具有较好的磁场均匀性。最后对陀螺样机进行了测试,其固有频率为20Hz,标度因子约为1.6mV/[(°)/s],测试结果验证了所提磁悬浮振动结构的陀螺效应。 相似文献
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欧阳典 《自动驾驶仪与红外技术》2003,(3):27-31
本文介绍了在研制海军船用干涉型光纤陀螺(IFOG)过程中技术进步历程。本文以考查工作总结为开头,证明了IFOG技术适应于船舶应用的可行性,能够满足陀螺罗经级性能要求;以当前任务为结尾,将IFOG技术扩展到最需要应用领域—三叉戟级潜水艇船载战略惯性导航器。本文将进一步探讨战略级IFOG的研制,介绍陀螺达到战略级性能所采取的重复方法。它是一个重复设计,制造,和测试阶段的循环,并且在每个阶段都会取得持续进步,以至出现了目前工艺水平的精密IFOG陀螺仪。每个陀螺模型机械化,包括概念证明,高级研制模型I和最终高级研制模型Ⅱ陀螺,都会逐一描述。对每次陀螺设计过程中所取得的相关性能提高都要进行讨论。最后,提出现存技术挑战和今后计划。 相似文献
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本文讨论是一个采用三叉型音叉谐振器的平面支承振动陀螺传感器,这种类型的陀螺传感器有一个出众之处,即三叉型音叉臂的两种挠怀振动方式只施加在其表面,因此可以做得非常薄,本文论述了为确认这种陀螺传感器的工作原理而进行的基本的试验性研究,试验结果证明提出的这种平面支承三叉型音叉谐振器作为压电压式振动陀螺传感器来使用是可行的。 相似文献
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光纤陀螺在两个方面正在取代机械陀螺:一是新设计的应用,二是已有的应用陀螺场合。光学陀螺所具有的高可靠性、对重力g的不敏感性和对振动、冲击的容限,使其特别适合于车辆、军事上的应用。基于Sagnac干涉效应,如环形激光陀螺、光纤陀螺的概论已有十十年之久了。它有闭环和开环两种结构,但由于闭环结构成本较高,目前只利用开环光纤陀螺取代机械速率陀螺。我们开发了一系列低成本光纤陀螺,它们基于全光结构,采用椭芯的保偏光纤、方向耦合器和偏振器。开环光纤陀螺是以最小结构的形式构成的。激光光束在光纤敏感相向传输,它们是完全互逆的。早期的形式采用方向耦合器隔离激光光源和光探测器,一个偏振器用来确保一个模式分布,而第二个耦合器作为与光纤环的接入口,在光纤环的一端加上一个压电陶瓷相位调制器以进行调制,以便同步检测干涉仪的输出。光源探测器处的耦合器不属于最小结构中的一部分,它可以通过用光源的反向的探测器取消。目前许多激光光源被用于这样一个探测光输出的探测器,由于陀螺转动信号是调制信号,很容易与恒定的激光输出信号分开。我们这种结构的FOG为简化最小结构(RMC),比较两种开环结构可以看出:两者之间没有明显的区别,但从性质上分,在RMC结构中,激光器工作在接近阈值的点,因而在光谱上比较窄。在光陀螺中希望有一个宽带的光谱,可以避免由于绕环导致的偏振起伏,从而引起偏置的不稳定性。这也就限定了RMC结构在一些高精度的陀螺应用。光纤陀的特性可以通过选择光纤的长度、环的直径和激光功率在一个比较大的范围内调整,以适应不同的应用要求,而不需要改变其结构。光纤陀螺从本性上为宽带的,其输出谱特性可以由简单的模拟滤波器、扩展伺服回路的动态特性加以控制。与简单的机械陀螺相比,这一宽带特性可以扩展为非常低的频率,从而改善定位精度。我们已生产了1000多套这两种结构的光纤陀,本文将提供Allan变化,随温度变化的偏置、刻度因数的线性数据,典型的特性参数如下:也许光纤陀螺应用最大的限制为刻度系数,因为Sagnac干涉仪的灵敏度领先光纤长度乘以直径,并且几何尺寸和在敏感轴垂直平面上投影使光纤陀螺改型应用的困难得以克服。在带宽限制范围内,光纤陀螺可以在众多的系统中应用。 相似文献
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在军用地面导航领域,连续地知道一个载体的位置和方位是一个切合实际的要求。航迹推算法导航原理已经表明,它是满足军事要求的一种理想的方法,德国Teldix正是基于此理论的导航系统的市场领先者之一。时至今日,机械陀螺一直用在航迹推算法导航中,它们已被光纤陀螺取代并与卫星导航系统(GPS)组合,产生了组合导航系统,该系统在精度,操作和费效比方面具有显著的优越性。 相似文献
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嵌套环MEMS谐振陀螺是一种基于Coriolis效应的振动陀螺,具有结构全对称、加工鲁棒性好、电容灵敏度高、可采用传统体硅加工工艺实现批量化制造等优点,是目前最具性能潜力的微陀螺方案之一。首先阐述了嵌套环MEMS谐振陀螺的基本结构和工作原理,然后针对其在敏感结构设计及演化、品质因数提升、频率匹配技术、非线性效应与参数放大技术及零偏补偿技术等方面的发展进行了讨论,并对其在结构设计、加工技术、测控电路、新机理和新效应的应用等方面的发展进行了展望。嵌套环MEMS谐振陀螺可以实现高精度的角速率测量,具有巨大的性能潜力和较好的应用前景。 相似文献
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华冠雄 《自动驾驶仪与红外技术》2002,(2):36-45
本文概括叙述了惯性传感器技术,描述了在目前工业上的应用和它在近期及远期应用的前景。惯性传感器技术发展的趋势也在此得到详细阐述,即干涉型光纤陀螺,微机械陀螺和加速度计,还有微型光学传感器。微机械传感器和改进后的光纤陀螺预计在不远的将来会替代许多现行系统中采用的环形激光陀螺或者机械传感器。新技术成功的引进主要是由成本原因所驱使的,采用这些新技术的系统的成本项目也在此陈述。利用全球定位系统(GPS)辅助的惯性导航系统已使导航应用的领域面更扩大化,例如制导炸弹。这些新的应用场合将促使具有极其低廉价格、可批量生产的传感器的开发。 相似文献
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光纤陀螺没有活动部件,是一种全固态的仪表,具有良好的力学环境适应性。本文从工程化角度,分析了力学环境对一体化光纤陀螺的光路、电路及机械结构的影响,用有限元方法对两种光纤陀螺壳体进行了动力学分析,指出结构优化设计的途径;对振动冲击试验结果进行了分析,从振动台本身谐振、工装的动力学特性出发,定性分析引起输出误差的原因,得出了一些结论。分析表明:FOG-S01型光纤陀螺壳体在保持动力学特性满足要求的前提下,还可以减小壁厚。试验结果证明:力学环境试验对FOG-S01型光纤陀螺不产生残余影响。 相似文献
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本文报告了以激励和检测模态解耦为特色的振动式梳齿驱动速率陀螺的新设计。进行了分析计算及有限元法仿真和系统仿真。研究了怎样克服这些传感器的主要缺点,特别是两个振动模态诉不一致,带宽不足和上浮效应。展示了静电控制谐振频率和带的原理和仿真结果。在这些原理中,不需要器件的机械平衡,这样就减少了校准费用。对一种新的准旋转速率陀螺的仿真显示,只用6mm^2的传感器面积就可以在50HZ带宽下达到0.1 相似文献
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现代军事应用中,远程导弹武器主要功能是精确打击关键军事目标,制导精度成为其首要性能指标。当前,国内外远程武器采用的主流惯性器件为惯导平台系统,平台框架在发射前可控制台体旋转实现自对准、自标定等功能。在导弹飞行过程中,平台控制台体稳定于惯性空间,通过隔离角运动提高惯性仪表使用精度,因而成为远程制导系统的首选惯性器件。我国惯导平台系统技术从20世纪60年代起步至今,先后经历了滚珠轴承平台、气浮陀螺平台、动调陀螺平台、静压液浮平台以及三浮平台系统的发展历程。目前,在研新型远程导弹制导系统主要采用基于三浮陀螺及陀螺加速度计的三浮平台系统,其关键技术包括亚微米精度特种材料加工与装配技术、抗高过载环境高可靠三浮惯性仪表技术、惯性/天文复合制导技术以及惯导平台自对准与自标定技术。近年来,以光学陀螺、半球谐振陀螺等为代表的新型惯性仪表的工程应用精度逐步提升。以平台稳定控制技术为基础,构建基于新型固态陀螺的惯导平台体系架构,将会推动我国远程武器性能跨越式发展。通过分析光纤陀螺、半球谐振陀螺等新型惯性仪表的技术优势以及新一代制导系统小型化、数字化、智能化等性能需求,对我国远程制导用惯导平台技术发展提出了几点建议。 相似文献
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检测质量对硅微机械框架振动陀螺影响的研究 总被引:1,自引:0,他引:1
根据陀螺的动力学方程,从陀螺设计中的重要参数——内、外框架组件的等惯量约束条件和振动灵敏度等角度,探讨了检测质量对陀螺性能的影响,为微机械框架振动陀螺的设计提供了理论依据。 相似文献