發(fā)布時(shí)間：2017-04-27 17:09

  本文關(guān)鍵詞：音叉式石英微機(jī)械陀螺的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 陀螺是導(dǎo)航、制導(dǎo)、穩(wěn)定、瞄準(zhǔn)等系統(tǒng)中必不可少的慣性測(cè)量器件。音叉式石英微陀螺是一種以雙端音叉作為角速度敏感元件的振動(dòng)式微機(jī)械陀螺,它具有體積小、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),在低精度慣性測(cè)量領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。該陀螺內(nèi)部振動(dòng)元件結(jié)構(gòu)微小,振動(dòng)幅值微弱,所以如何設(shè)計(jì)高性能的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路已經(jīng)成為微陀螺設(shè)計(jì)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 本文以音叉式石英微陀螺為研究對(duì)象,對(duì)微陀螺的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。主要內(nèi)容概括如下: 1.通過(guò)頻率響應(yīng)分析,得出了微陀螺的帶寬和靈敏度與音叉固有頻率匹配系數(shù)之間的關(guān)系。增大驅(qū)動(dòng)軸和敏感軸之間諧振頻率的頻差,可以增加微陀螺的帶寬,但是降低了微陀螺的靈敏度,這為設(shè)計(jì)石英音叉結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí),確定驅(qū)動(dòng)軸和敏感軸諧振頻率提供了指導(dǎo)依據(jù)。 2.利用音叉的振動(dòng)方程,對(duì)微陀螺進(jìn)行建模和分析,總結(jié)了機(jī)械耦合和微陀螺各參數(shù)之間的相互關(guān)系。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)機(jī)械耦合嚴(yán)重影響微陀螺的零點(diǎn)偏移、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度等各項(xiàng)性能指標(biāo)。 3.設(shè)計(jì)了微陀螺諧振驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),引入了自動(dòng)增益控制環(huán)節(jié),使驅(qū)動(dòng)音叉振動(dòng)幅值保持恒定,提高了微陀螺的測(cè)量線(xiàn)性度,增強(qiáng)了微陀螺的魯棒性,并且詳細(xì)介紹了驅(qū)動(dòng)控制電路的實(shí)現(xiàn)方法。 4.介紹了相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的原理和優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),并且詳細(xì)介紹了信號(hào)檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)方法。 5.根據(jù)上述設(shè)計(jì)方法,制作了單軸石英速率陀螺儀樣機(jī),并在轉(zhuǎn)臺(tái)上對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果為分辨率0.56°/s,刻度因子44.5mV/(°/s),線(xiàn)性度1.86%,零偏穩(wěn)定度2.4°/s。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)械陀螺 石英 音叉 角速率傳感器 機(jī)械耦合 驅(qū)動(dòng) 檢測(cè) 自動(dòng)增益控制 相關(guān)檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 微機(jī)械陀螺的發(fā)展11-15
• 1.1.1 微陀螺的發(fā)展概述11-12
• 1.1.2 微陀螺的分類(lèi)12-14
• 1.1.3 微陀螺的應(yīng)用14-15
• 1.2 石英微陀螺的發(fā)展概況與應(yīng)用前景15-18
• 1.3 論文研究的內(nèi)容、目的和意義18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 音叉式石英微陀螺的工作原理19-26
• 2.1 振動(dòng)陀螺的一般原理19-23
• 2.1.1 科里奧利效應(yīng)19-21
• 2.1.2 科氏振動(dòng)陀螺原理21-23
• 2.2 音叉式石英微陀螺原理23-25
• 2.2.1 音叉式石英微陀螺工作原理23-24
• 2.2.2 音叉式石英微陀螺結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 音叉式石英微陀螺的性能分析26-34
• 3.1 角加速度的頻率響應(yīng)分析26-28
• 3.2 機(jī)械耦合誤差分析28-33
• 3.2.1 理想微陀螺模型28-29
• 3.2.2 機(jī)械耦合影響下的非理想微陀螺模型29-31
• 3.2.3 機(jī)械耦合對(duì)微陀螺性能影響分析31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 石英微陀螺的驅(qū)動(dòng)控制34-44
• 4.1 驅(qū)動(dòng)控制的分析與設(shè)計(jì)34-35
• 4.1.1 直接驅(qū)動(dòng)方式34
• 4.1.2 諧振驅(qū)動(dòng)方式34-35
• 4.2 自動(dòng)增益控制原理35-38
• 4.2.1 前饋?zhàn)詣?dòng)增益控制36
• 4.2.2 反饋?zhàn)詣?dòng)增益控制36-37
• 4.2.3 自動(dòng)增益控制的性能分析37-38
• 4.3 石英微陀螺驅(qū)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)38-43
• 4.3.1 帶通濾波器設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.2 可變?cè)鲆娣糯笃?/span>40-41
• 4.3.3 峰值檢波器設(shè)計(jì)41-42
• 4.3.4 驅(qū)動(dòng)控制性能分析42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第五章 音叉式石英微陀螺輸出信號(hào)的檢測(cè)44-59
• 5.1 輸出信號(hào)檢測(cè)方法綜述44
• 5.2 壓電換能器的等效電路和測(cè)量電路44-50
• 5.2.1 壓電換能器的等效電路44-46
• 5.2.2 壓電換能器的測(cè)量電路46-50
• 5.3 相關(guān)檢測(cè)技術(shù)50-52
• 5.3.1 自相關(guān)檢測(cè)50
• 5.3.2 互相關(guān)檢測(cè)50-51
• 5.3.3 微陀螺輸出信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)51-52
• 5.4 微陀螺輸出信號(hào)檢測(cè)的具體實(shí)現(xiàn)52-58
• 5.4.1 前置放大電路53
• 5.4.2 乘法電路53-55
• 5.4.3 移相電路55-56
• 5.4.4 低通濾波電路56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第六章 音叉式石英微陀螺的測(cè)試59-64
• 6.1 測(cè)試系統(tǒng)介紹59-61
• 6.1.1 主要性能指標(biāo)59-60
• 6.1.2 測(cè)試設(shè)備及測(cè)試條件60-61
• 6.1.3 測(cè)試方法61
• 6.2 測(cè)試結(jié)果與性能分析61-63
• 6.2.1 刻度因子與線(xiàn)性度測(cè)試61-62
• 6.2.2 零偏與零偏穩(wěn)定性測(cè)試62-63
• 6.3 本章小結(jié)63-64
• 第七章 結(jié)論與展望64-65
• 7.1 全文總結(jié)64
• 7.2 工作展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 謝立強(qiáng);基于剪應(yīng)力檢測(cè)的新型石英微陀螺關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 張爾東;音叉式石英微陀螺CMOS集成檢測(cè)電路設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2010年

2 黃浩;石英陀螺閉環(huán)自激驅(qū)動(dòng)ASIC芯片設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 劉超慧;嵌入式GPS/SINS組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 王浩旭;石英微陀螺結(jié)構(gòu)優(yōu)化與制造工藝研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

5 詹俊妮;MEMS INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：音叉式石英微機(jī)械陀螺的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：331029