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半球陀螺敏感单元充放电效应防护设计与分析

压电与声光 2018年第6期40卷 892-895页

作者：杨勇简福斌方海斌方针张巧云周强余波张乐中国电子科技集团公司第二十六研究所重庆400060 重庆市固态惯性技术企业工程技术研究中心重庆400060 重庆市固态惯性技术工程实验室重庆400060 中国人民解放军驻重庆气体压缩机厂军事代表室重庆400060

半球陀螺作为卫星姿态控制系统的核心部件,在空间应用领域受到辐射环境的影响,其充放电效应是威胁卫星安全的重要因素之一。该文介绍了半球陀螺敏感单元空间、充放电效应的影响,分析了敏感单元的材料基底,提出了充、放电效应防护设计、... 详细信息

半球陀螺作为卫星姿态控制系统的核心部件,在空间应用领域受到辐射环境的影响,其充放电效应是威胁卫星安全的重要因素之一。该文介绍了半球陀螺敏感单元空间、充放电效应的影响,分析了敏感单元的材料基底,提出了充、放电效应防护设计、敏感单元外壳屏蔽层厚度设计与分析等措施,减小了敏感表头充放电效应的影响。分析与试验结果表明了该设计的可行性和实用性。

关键词：半球陀螺敏感单元充放电效应防护设计

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提高半球陀螺动态特性的优化设计

压电与声光 2014年第4期36卷 575-579页

作者：覃施甦方针方海斌周强江黎中国电子科技集团公司第26研究所重庆400060

该文研究了如何提高半球陀螺的设计带宽以满足某平台惯性导航系统的工程化应用。采用实验方法得到陀螺头部增益和传递函数,运用比例-积分-微分控制相结合的校正方法来设计控制回路,并通过仿真软件确定了传递函数的零极点,而仿真绘制的... 详细信息

该文研究了如何提高半球陀螺的设计带宽以满足某平台惯性导航系统的工程化应用。采用实验方法得到陀螺头部增益和传递函数,运用比例-积分-微分控制相结合的校正方法来设计控制回路,并通过仿真软件确定了传递函数的零极点,而仿真绘制的频率特性曲线证明了所设计控制回路的快速性和稳定性。经优化后的半球陀螺实际测试结果将系统的带宽提高到20Hz,输出噪声水平控制在3mV以下,满足了该惯性导航系统的应用,实际应用亦验证了该设计的有效性和合理性。

关键词：半球陀螺惯性导航系统陀螺带宽

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半球陀螺谐振子成型工艺研究

半球陀螺谐振子成型工艺研究

作者：武士轻长春理工大学

学位级别：硕士

半球谐振陀螺是20世纪60年代才出现的一种新型陀螺。半球谐振陀螺由半球形谐振子、静电激励罩、敏感读出基座3部分组成,均由高品质因数(Q)的熔融石英玻璃材料精密加工而成,并在表面上进行金属化处理。将振子、静电激励罩、敏感基座精密... 详细信息

半球谐振陀螺是20世纪60年代才出现的一种新型陀螺。半球谐振陀螺由半球形谐振子、静电激励罩、敏感读出基座3部分组成,均由高品质因数(Q)的熔融石英玻璃材料精密加工而成,并在表面上进行金属化处理。将振子、静电激励罩、敏感基座精密装配焊接在一起,并密封在一个高真空的容器中,形成一个完整而独立的角度或角速度传感器。与传统的机械陀螺和光学陀螺相比,半球谐振陀螺具有如下优势:结构上无高速转子、无活动部件;不需预热,启动时间短;信号频带宽,漂移噪声低;能承受大的机动过载;抗核辐射,并可经受短时间电源中断的影响;体积小,重量轻,功耗低,寿命长,非常适合空间应用。所以研究半球陀螺具有重要的意义。在考虑石英材料性质和所加工形状特性的基础上,设计了半球谐振陀螺中最重要部分——谐振子的成型工艺。在研究中,利用了单点金刚石车削技术加工模具,对研磨工艺、保形磨具、研磨余量、溅射镀膜、镀膜材料、激光切割进行了研究来实现性能指标。对未来我国半球陀螺事业和以后深入研究打下了基础。

关键词：半球陀螺谐振子保形磨具溅射镀膜

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半球陀螺谐振子的力学性能及振动特性分析

半球陀螺谐振子的力学性能及振动特性分析

作者：李子昂哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

半球谐振陀螺是一种具有高精度、高可靠性、抗冲击、不需预热、启动时间短、寿命长等突出优点的新型陀螺。半球谐振子是半球谐振陀螺的核心元件,半球陀螺利用其径向振动驻波进动效应来实现角度和转速测量。目前国内对半球陀螺的研究主... 详细信息

半球谐振陀螺是一种具有高精度、高可靠性、抗冲击、不需预热、启动时间短、寿命长等突出优点的新型陀螺。半球谐振子是半球谐振陀螺的核心元件,半球陀螺利用其径向振动驻波进动效应来实现角度和转速测量。目前国内对半球陀螺的研究主要集中在机理分析和信号处理上,对于半球谐振子研究较少,而半球谐振子的设计加工已经成为制约我国半球陀螺发展和应用的技术瓶颈。因此,本文通过研究不同结构参数下半球谐振子力学性能和振动特性的变化,揭示各个结构参数对半球谐振子力学性能和振动特性的影响规律,为半球谐振子的设计加工提供理论基础和参数依据。本文基于有限元软件ANSYS建立了半球谐振子的三维模型,分析了谐振子各个结构参数对整体力学性能,即内部最大拉伸应力及最大压缩应力的影响规律,提取了它们影响变化的趋势曲线,分析了有残余压应力情况下谐振子的应力分布。在满足力学性能要求的前提下,以重量最轻为优化目标对结构参数进行优化,得到一组结构参数优化结果。其次进行模态分析,得到谐振子各阶振型和固有频率,做出不同结构参数下谐振子固有频率变化曲线,分析各个结构参数对谐振子振型及固有频率的影响规律,对结构参数优化结果进行修整以使其获得更好的振动特性。通过谐响应分析得到谐振子节点位移幅值随频率变化规律和位移极值。最后计算了谐振子的疲劳使用系数及应力强度因子。使用MSC-fatigue软件进行了疲劳寿命和裂纹扩展分析,结果表明结构参数对谐振子工作条件下的疲劳寿命没有影响。

关键词：半球谐振子半球陀螺结构参数优化

半球陀螺加工用球头砂轮修整装置研制与修整工艺研究

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半球陀螺加工用球头砂轮修整装置研制与修整工艺研究

作者：张坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

半球陀螺加工用球头砂轮在位修整技术是提高半球谐振子加工精度的一项关键技术,本文主要针对加工半球谐振子的铸铁基金刚石砂轮的电火花在位修整技术进行深入的研究。首先,深入了解半球谐振子的加工原理及加工机床的各项功能,并针对半... 详细信息

半球陀螺加工用球头砂轮在位修整技术是提高半球谐振子加工精度的一项关键技术,本文主要针对加工半球谐振子的铸铁基金刚石砂轮的电火花在位修整技术进行深入的研究。首先,深入了解半球谐振子的加工原理及加工机床的各项功能,并针对半球谐振子加工机床,提出砂轮在位修整装置设计方案。根据方案,深入分析各部分机械误差对砂轮整形精度的影响。影响砂轮整形精度的主要因素有主轴的跳动、砂轮与电极的进给误差、轴线角度误差、轴线异面误差、轴线对中误差等等。其中砂轮与电极轴线异面误差会产生砂轮形状上的误差,而其他误差会影响砂轮球径的尺寸精度。其次,将半球陀螺砂轮修整装置分为4个子系统分别进行设计。根据误差分析,选用高回转精度的电主轴及其驱动控制器组成装置的主轴系统,采用重复定位精度与分辨率高、直线度好的微位移工作台组成砂轮与电极的进给及其控制系统。根据电火花修整砂轮的要求设计电极与选择修整电源,组成修整装置的修整系统。根据砂轮修整方案,设计总装配图,将各子系统进行集成,组成半球陀螺砂轮修整实验装置。最后,利用半球陀螺砂轮修整实验装置,进行砂轮修整工艺试验研究。砂轮修整电源的各项参数对砂轮的整形精度、修整效果具有较大的影响。这其中包括修整电源的电压、电流、脉冲频率、占空比。对这4组参数,选取不同的参数值进行试验,得到在电压60V、电流3.3A、脉冲频率80kHz、占空比25%修整电参数组合下,砂轮的整形精度、修整效果最佳,砂轮的轮廓精度可以达到4.3μm以上,并且从砂轮微观表面形貌可以看出,金刚石磨粒突出比较均匀,突出效果好。

关键词：半球陀螺球头砂轮电火花修整修整工艺

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压电半球谐振微陀螺仪数字控制检测电路探究

压电半球谐振微陀螺仪数字控制检测电路探究

作者：汪濙海上海交通大学

学位级别：硕士

半球谐振微陀螺仪是近年来急速发展起来的一种新型固态微陀螺仪。由于其抗冲击性能好,具有良好的稳定性、较高的测量精度、长期的使用寿命,并且具有独特的关机抗辐射能力,所以它在空间领域作为姿态稳定控制或惯性测量单元的关键部件有... 详细信息

半球谐振微陀螺仪是近年来急速发展起来的一种新型固态微陀螺仪。由于其抗冲击性能好,具有良好的稳定性、较高的测量精度、长期的使用寿命,并且具有独特的关机抗辐射能力,所以它在空间领域作为姿态稳定控制或惯性测量单元的关键部件有着其他微陀螺仪所不具备的优势和发展空间。本文提出了一种压电半球谐振微陀螺仪,该微陀螺仪在工艺上采用PZT一体化铸造成型工艺进行制作,在结构上由一个在表面附有电极的半球壳状谐振体与一根支柱组成,在原理上利用体声波的简并模态,将压电效应、柯氏效应理论和体声波理论相结合,从而实现了角速度检测功能。文章对上述微陀螺仪的基本结构、工作原理、仿真分析、电路框架设计、模拟控制检测电路设计、数字控制检测电路探究等,分别做了一定的分析和说明。在仿真过程中模拟微陀螺仪的工作状态从而评估了其检测精度。在电路框架设计过程中对比并选择了电路的控制检测方案。在模拟控制检测电路设计过程中,通过对电路各部分的设计及整合,设计了微陀螺仪的控制检测电路原理图和PCB图,制作了电路板并进行了相关测试。在数字控制检测电路探究过程中,采用了将模拟电路数字化的方法,结合驱动回路和检测回路的闭环控制方案,构建了微陀螺仪的力平衡反馈控制检测数字电路系统,并进行了相关的实验验证。

关键词：压电半球陀螺数字电路控制

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半球谐振陀螺Q值测试技术研究

半球谐振陀螺Q值测试技术研究

中国惯性技术学会第五届学术年会

作者：李先梅蒋春桥余波张挺彭慧雷霆方针四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所四川压电与声光技术研究所

半球谐振子的Q值对半球陀螺的性能指标有重大的影响。对半球陀螺谐振子的Q值进行测试和提高是半球陀螺研制的关键。本文介绍了Q值测试的基本原理和相关的测试技术,给出了相应的实验数据。

关键词：半球陀螺半球谐振子 Q值

来源： cnki会议评论

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半球谐振陀螺的漂移机理分析

计算机光盘软件与应用 2014年第11期17卷 304-304,306页

作者：覃施甦中国电子科技集团第26研究所重庆400060

本文主要介绍了漂移的分类,分成系统漂移和随机漂移。对非对称阻尼漂移、剩余正交振动漂移、非线性影响下产生的固定偏置漂移、环形电极的不对称性产生的附加漂移、参数激励系统在非最佳调试状态时产生的漂移情况进行了研究分析,建立了... 详细信息

本文主要介绍了漂移的分类,分成系统漂移和随机漂移。对非对称阻尼漂移、剩余正交振动漂移、非线性影响下产生的固定偏置漂移、环形电极的不对称性产生的附加漂移、参数激励系统在非最佳调试状态时产生的漂移情况进行了研究分析,建立了半球陀螺的漂移误差模型,为下一步的误差补偿打下了基础。

关键词：漂移半球陀螺误差模型

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基于信息矩阵和神经网络的振动陀螺动态建模

计算机仿真 2015年第11期32卷 391-394页

作者：何旭达州职业技术学院四川达州635001

为了分析半球谐振陀螺的动态响应过程、得到陀螺的动态性能参数,推进半球陀螺的实用化水平,首先分析了反馈式半球谐振陀螺的工作原理。然后构造了由输入输出量组成的信息矩阵,给出了模型系数估计的最优目标函数,对信息矩阵进行Househol... 详细信息

为了分析半球谐振陀螺的动态响应过程、得到陀螺的动态性能参数,推进半球陀螺的实用化水平,首先分析了反馈式半球谐振陀螺的工作原理。然后构造了由输入输出量组成的信息矩阵,给出了模型系数估计的最优目标函数,对信息矩阵进行Household变换求解最优目标函数并得到了动态响应模型系数;使用神经网络搜索最优目标的思想,以函数拟合度为评判标准确定了动态模型阶次,最终得到了三阶的传递函数作为该陀螺的动态响应函数。函数可以很好地反映陀螺的动态响应过程。

关键词：半球陀螺信息矩阵神经网络