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第 卷第 期
哈尔滨工程大学学报
Vol
年 月
Journal of Harbin Engineering University
Jun
钟 形 振 子 式 角 速 率 陀 螺 敏 感 机 理 与 检 测 方 法
刘宁
苏中
刘洪
北京理工大学 自动化学院北京 北京信息科技大学 智能控制研究所北京
摘要针对钟形振子式角速率陀螺的振子振动特性和敏感机理进行研究得出了一种 BVG 信号检测方法采用三维
Ritz 方法建立了理想条件下钟形振子中固体波动的动力学模型利用相似系统的分析方法推导出了钟形振子的等效
动力学模型在此基础上研究振子环形唇缘的振动特性分析信号产生机理提出了利用电容传感器和压电传感器的多
传感器融合的信号检测方法并从理论上验证了该方法的合理性对 BVG 的系统设计具有一定的借鉴意义
关键词钟形振子式角速率陀螺固态振动陀螺动力学方程钟形振子
doijissn
网络出版地址httpwwwcnkinet kcmsdetail Uhtml
中图分类号 TP 文献标志码A文章编号
Sensitive mechanism andd etection method of
a bellshaped vibratory angular rate gyro
LIU Ning
SU Zhong
LIU Hong
School of Automation Beijing Institute of Technology Beijing China Institute of Intelligent Control Beijing Informa
tion Science and Technological University Beijing China
AbstractThrough the study of the vibration characteristics and sensitive mechanism of Bellshaped Vibratory Angu
lar Rate Gyro BVG the BVG signal detecting method was obtainedFirst the construction of a dynamic model
of solidswave in a bellshaped vibrator under ideal conditions with threedimensional method Ritz was designed
Next the bellshaped vibrator equivalent dynamic model with analysis method of similar systems was constructed
Next the vibration characteristics of the vibrators ringshaped lip margin was studied the signal generation mecha
nism was analyzed and on this basis the signal detection method utilizing multisensor fusion of capacitive sensor
and piezoelectric sensor was proposed theoretically verifying the reasonableness of the methodThe proposed meth
od has reference value to the BVGs system design
Keywordsbellshaped vibratory angular rate gyro solid gyros dynamic equation bellshaped resonator
收稿日期 网络出版时间
基金项目国家自然科学基金重点资助项目
作者简介 刘宁 男博士研究生
苏中 男 教授博士生导师
通信作者苏中Emailszbistucom
钟形振子式角速率陀螺是受中国传统大钟启
发设计的一种利用钟形振子结构中弹性波的惯性
效应实现角运动测量的全新固体波动陀螺不仅具
有传统固体波动陀螺特有的精度高能耗小准备时
间短工作温度范围大抗辐射能力强使用寿命长
等优点
而且钟形振子具有更高的稳定性能承
受更高的冲击
对于传统的固体波动陀螺如半球形圆杯形
音叉形振梁形等结构许多学者针对陀螺的振动机
理研究振子模型建立信号检测方法制作工艺等
都做过不少研究工作国际知名学者 DDLynch 早
在 世纪 年代就对哥氏振动陀螺半球谐振陀
螺进行了研究 提出了许多至今仍在沿用的分析方
法可以说为振动陀螺的理论研究打下了坚实的基
础
其 与 Loper 学 者 等 人 又 提 出 了 钟 形 陀 螺
Bell Gyro但其实质为半球谐振陀螺与 BVG 有
着截然不同的结构
Shatalov 等在此基础上对振
动陀螺的控制模型和误差模型进行研究
Philip
Wayne Loveday 对圆筒形压电谐振子进行了理论建
模与分析
Chikovani 等人制造了一系列高性能低
成本的杯形波动陀螺
国内学者樊尚春吕志清
高胜利等对基于振动壳的振动陀螺进行研究包括