本文關(guān)鍵詞：音叉式石英微機械陀螺的驅(qū)動檢測技術(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式微機械陀螺,它具有體積小、功耗低、可靠性高等優(yōu)點,在低精度慣性測量領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。該陀螺內(nèi)部振動元件結(jié)構(gòu)微小,振動幅值微弱,所以如何設(shè)計高性能的驅(qū)動檢測電路已經(jīng)成為微陀螺設(shè)計中需要解決的關(guān)鍵問題。 本文以音叉式石英微陀螺為研究對象,對微陀螺的驅(qū)動和檢測系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了深入研究。主要內(nèi)容概括如下: 1.通過頻率響應(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)計石英音叉結(jié)構(gòu)參數(shù)時,確定驅(qū)動軸和敏感軸諧振頻率提供了指導(dǎo)依據(jù)。 2.利用音叉的振動方程,對微陀螺進(jìn)行建模和分析,總結(jié)了機械耦合和微陀螺各參數(shù)之間的相互關(guān)系。通過仿真發(fā)現(xiàn)機械耦合嚴(yán)重影響微陀螺的零點偏移、動態(tài)范圍、靈敏度等各項性能指標(biāo)。 3.設(shè)計了微陀螺諧振驅(qū)動控制系統(tǒng),引入了自動增益控制環(huán)節(jié),使驅(qū)動音叉振動幅值保持恒定,提高了微陀螺的測量線性度,增強了微陀螺的魯棒性,并且詳細(xì)介紹了驅(qū)動控制電路的實現(xiàn)方法。 4.介紹了相關(guān)檢測技術(shù)的原理和優(yōu)點,設(shè)計了基于相關(guān)檢測技術(shù)的信號檢測系統(tǒng),并且詳細(xì)介紹了信號檢測電路的實現(xiàn)方法。 5.根據(jù)上述設(shè)計方法,制作了單軸石英速率陀螺儀樣機,并在轉(zhuǎn)臺上對其性能進(jìn)行了測試,結(jié)果為分辨率0.56°/s,刻度因子44.5mV/(°/s),線性度1.86%,零偏穩(wěn)定度2.4°/s。
【關(guān)鍵詞】：微機械陀螺 石英 音叉 角速率傳感器 機械耦合 驅(qū)動 檢測 自動增益控制 相關(guān)檢測
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 微機械陀螺的發(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 機械耦合影響下的非理想微陀螺模型29-31
• 3.2.3 機械耦合對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)動控制34-44
• 4.1 驅(qū)動控制的分析與設(shè)計34-35
• 4.1.1 直接驅(qū)動方式34
• 4.1.2 諧振驅(qū)動方式34-35
• 4.2 自動增益控制原理35-38
• 4.2.1 前饋自動增益控制36
• 4.2.2 反饋自動增益控制36-37
• 4.2.3 自動增益控制的性能分析37-38
• 4.3 石英微陀螺驅(qū)動控制的實現(xiàn)38-43
• 4.3.1 帶通濾波器設(shè)計39-40
• 4.3.2 可變增益放大器40-41
• 4.3.3 峰值檢波器設(shè)計41-42
• 4.3.4 驅(qū)動控制性能分析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的檢測44-59
• 5.1 輸出信號檢測方法綜述44
• 5.2 壓電換能器的等效電路和測量電路44-50
• 5.2.1 壓電換能器的等效電路44-46
• 5.2.2 壓電換能器的測量電路46-50
• 5.3 相關(guān)檢測技術(shù)50-52
• 5.3.1 自相關(guān)檢測50
• 5.3.2 互相關(guān)檢測50-51
• 5.3.3 微陀螺輸出信號的相關(guān)檢測51-52
• 5.4 微陀螺輸出信號檢測的具體實現(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試59-64
• 6.1 測試系統(tǒng)介紹59-61
• 6.1.1 主要性能指標(biāo)59-60
• 6.1.2 測試設(shè)備及測試條件60-61
• 6.1.3 測試方法61
• 6.2 測試結(jié)果與性能分析61-63
• 6.2.1 刻度因子與線性度測試61-62
• 6.2.2 零偏與零偏穩(wěn)定性測試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)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張爾東;音叉式石英微陀螺CMOS集成檢測電路設(shè)計[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ASIC芯片設(shè)計[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[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

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

本文編號：331029