刘 宁,苏 中

(1.北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室,北京 100101;2.北京理工大学自动化学院,北京 100101)



钟形振子式角速率陀螺机电耦合特性分析*

刘 宁1*,苏 中1,2

(1.北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室,北京 100101;2.北京理工大学自动化学院,北京 100101)

钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子机电耦合模型的方法,解决了钟形振子驱动与检测间的多场建模问题,实现了钟形振子的机电耦合关系的线性表征。首先通过分析压电驱动与检测原理,通过坐标变换给出压电电极在钟形振子作用的压电势能表述;利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子的机电耦合模型,分析压电电极与钟形振子特性间的关系,确定钟形振子的压电电极参数。最后通过试验手段,验证分析结果的正确性和可用性。

钟形振子式角速率陀螺;钟形振子;角速率测量;机电耦合特性

钟形振子式角速率陀螺是受中国传统大钟启发而来的一种新型轴对称壳谐振陀螺。是一种利用钟形振子壳体上驻波的进动效应,来检测输入角速率的固体波动陀螺。其核心器件为一个类似于毫米级中国传统大钟的钟形振子,通过振子壁上的激励和检测电极,来控制振子振型从而产生特定驻波,并提取驻波的进动来检测输入角速度。……