振動(dòng)陀螺是一種利用哥氏效應(yīng)檢測(cè)角速度的傳感器,其諧振子的結(jié)構(gòu)精度和阻尼均勻性限制了陀螺性能的提升。為減小諧振子結(jié)構(gòu)與支撐錨點(diǎn)的影響,提出了一種全新概念的磁懸浮振動(dòng)陀螺。該陀螺利用電磁懸浮的方法將諧振子懸空,從而簡(jiǎn)化了諧振子為無(wú)支撐錨點(diǎn)的集中質(zhì)量塊,降低了其結(jié)構(gòu)精度要求,消除了機(jī)械結(jié)構(gòu)阻尼,最終達(dá)到提升陀螺性能的目的�；诮�(jīng)典振動(dòng)陀螺模型,理論分析了磁懸浮振動(dòng)陀螺的基本工作原理,并說(shuō)明了諧振子誤差對(duì)陀螺性能的影響規(guī)律,設(shè)計(jì)了新型磁懸浮振動(dòng)陀螺的結(jié)構(gòu),并對(duì)該結(jié)構(gòu)的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果證明,懸浮質(zhì)量塊振動(dòng)穩(wěn)定,具有較好的磁場(chǎng)均勻性。最后對(duì)陀螺樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試,其固有頻率為20Hz,標(biāo)度因子約為1.6mV/[（°）/s],測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了所提磁懸浮振動(dòng)結(jié)構(gòu)的陀螺效應(yīng)。 

【文章來(lái)源】：導(dǎo)航定位與授時(shí). 2020,7(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

磁懸浮振動(dòng)陀螺的示意圖

由上述分析可知,磁懸浮振動(dòng)陀螺可以等效為一般二自由度振動(dòng)陀螺進(jìn)行分析,所以建立如圖2所示的質(zhì)量-彈簧-阻尼動(dòng)力學(xué)模型。其中懸浮質(zhì)量塊m為振動(dòng)元件,系數(shù)kx和ky分別是x和y方向的等效彈簧剛度系數(shù),cx和cy則分別是2個(gè)方向的等效阻尼系數(shù)。施加在懸浮質(zhì)量塊上的激振力fx=F0sin(ωt)是一個(gè)周期信號(hào),它將會(huì)激勵(lì)質(zhì)量塊在x軸方向諧振。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)繞z軸以角速度Ω旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)在y方向產(chǎn)生哥氏力即 f y =-2mΩ x ˙ �；谏鲜鰟�(dòng)力學(xué)模型,可以得到質(zhì)量塊在x和y方向的運(yùn)動(dòng)方程為

假設(shè)y方向的品質(zhì)因數(shù)為10,檢測(cè)模態(tài)的響應(yīng)幅值隨著ωx/ωy的變化規(guī)律如圖3所示�？梢园l(fā)現(xiàn),當(dāng)2個(gè)模態(tài)固有頻率的比值為1時(shí)(即頻率裂解值為0),振動(dòng)的響應(yīng)幅值達(dá)到最大,對(duì)應(yīng)的靈敏度最高。磁懸浮振動(dòng)陀螺由于磁場(chǎng)均勻性比較好,并且諧振子可視為集中質(zhì)量塊,所以2個(gè)模態(tài)的振動(dòng)頻率基本一致,頻率裂解值比較小。另外,由于磁懸浮諧振子控制的復(fù)雜性,其振動(dòng)頻率通常較低,為實(shí)現(xiàn)高靈敏度,應(yīng)盡可能提高振動(dòng)頻率,使其接近和或達(dá)到諧振頻率。2 磁懸浮振動(dòng)陀螺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其磁場(chǎng)分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3266086