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Research on the electrostatic torques in the MUM-ESG

Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2007年第3期12卷 370-376,382页

作者：郭晋峰糜长军田蔚风金志华 Dept. of Instrument Science & Eng. Shanghai Jiaotong Univ.

A research on the electrostatic torques in the electrostatically suspended gyroscope (ESG) that uses the mass-unbalance modulation (MUM) scheme (MUM-ESG) to sense the direction of the rotor's spinning axis is presented here. Spherical harmonic functions are used to describe the asphericity of the rotor and the electrodes. Rotational matrix theory in quantum mechanics is utilized to transform the description of the rotor's asphericity from the rotor-fixed frame into the cavity-fixed frame. And the principle of the virtual displacement is applied to find out the electrostatic torques acting on the rotor. Analytical expressions of the electrostatic torques indicate that there are only three kinds of factors need to be considered when looking for the electrostatic torques in the MUM-ESG. The factors are the asphericity of the rotor, the eccentric rotation of the rotor, and the coupling between the rotor's translational displacement and asphericity. An intuitionistic explanation for the electrostatic torque that comes of the rotor's eccentric rotation is presented also. The effects of these conclusions should be tested and verified in the future experiments and applications.

关键词： inertial instruments electrostatically suspended gyroscope (ESG) electrostatic torque

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