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3.5.2 振动陀螺仪在线视频

下一节:3.6.1 知识导授

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3.5.2 振动陀螺仪课程教案、知识点、字幕

大家好

今天这一讲我们学习的振动陀螺仪

是在20世纪80年代后期

发展起来的一种新型陀螺仪

是经典力学理论

与近代科技成就相结合的结果

振动陀螺仪的主体

是一个做高频振动的构件

同刚体转子陀螺仪相比

它没有高速旋转的转子

和相应的支承系统

因而具有结构简单可靠性高

承载能力大体积小

重量轻及成本低等优点

振动陀螺仪结构形态呈现多样性

有音叉

振动梁

振动块

振动壳

相应的构成了音叉振动陀螺仪

微机电陀螺仪

壳体振动陀螺仪

也称为半球谐振陀螺仪

它们的物理机理相同

都是利用高频振动的质量

在被基座带动旋转时

所产生的哥氏效应来敏感角运动的

这里重点介绍音叉式振动陀螺仪

和半球谐振陀螺仪

音叉振动陀螺仪的原理结构如图所示

在激振装置激励下

音叉双臂做相向和相背交替的往复弯曲运动

激振装置保证了音叉双臂振动的振幅相等

而相位恰好相反

其振动频率一般为数百至数千赫兹

振幅一般为百分之几毫米

因振幅很小

音叉两端部的质量块

就可看作相向

或相背交替的往复直线运动

音叉的下部则通过挠性轴

与基座即壳体相连

设在某一瞬间

两个质量块相对基座做反向运动

瞬时速度为v

它们到音叉中心轴线的瞬时垂直距离为s

当基座绕音叉的中心轴OY轴

以角速度ω相对惯性空间转动时

这两个质量块均参与了这一牵连转动

而且牵连角速度均为ω

由于相对运动与牵连转动的相互影响

两个质点均具有哥氏加速度

因此受到哥氏惯性力的作用

这两个哥氏惯性力矢量位于oz轴上

与OY轴的垂直距离均为s

故对音叉OY轴形成转矩

即哥氏惯性力矩

在激振装置的激励下

设质量块的位移按正弦规律简谐变化

因此哥氏加速度

哥氏惯性力和哥氏惯性力矩

也是按简谐规律变化的

在哥氏惯性力矩作用下

音叉绕中心轴OY产生角运动

这个角运动也将是一个角振动量

考虑到仪表有阻尼的衰减

同时选取激振角频率ωn

等于固有角频率ω0

在这种谐振状态下

音叉角振动量就可简化成一个幅值

与输入角速度ω成正比的正弦变化量

振动的角位移由传感器检测

至于输出信号的相位关系

则取决于输入角速度的方向

通过鉴相器来识别

通过以上的分析可以看出

振动陀螺仪是一个速率陀螺仪

半球谐振陀螺

也是以哥氏惯性力为基本作用原理的

它是一种高性能振动式陀螺

它由三部分组成

激励罩

谐振子及敏感基座

谐振子是半球谐振陀螺的惯性敏感部件

它是一个包裹有金属薄膜的熔融石英半球形壳体

谐振子在很大程度上决定了陀螺仪的精度

半球谐振子在静电力的作用下

受激做高频驻波振动

其振动是一个四波幅振动

驻波由四个波腹和四个波节点组成

当基座不旋转的时候

波腹和波节的位置保持不变

当基座绕谐振子中心轴相对惯性空间

以角速度ω转动时

谐振子上各质点受到哥氏惯性力

进而产生哥氏惯性力矩

在哥氏效应下

驻波发生进动

进动方向与陀螺仪转动方向相反

即当壳体绕中心轴转过角度Φ时

振型驻波相对半球壳体反向转过θ角

且有θ=kΦ

k为进动因子

通常大小为0.3

显然

只要精确测出驻波进动角度θ

就可以得出壳体绕中心轴转过的角度Φ

对转动角Φ微分便可求得角速度

振动陀螺仪因其结构简单

可靠性高

体积小

重量轻等优点

在卫星无人机机器人制导炸弹等民用

军用领域得到了广泛应用

如何采用新工艺新材料新技术

进一步提高振动陀螺仪的使用性能

是目前研究的热点问题

好

这一讲的内容就到这里

谢谢大家

惯性导航原理课程列表：

第一章概述

-1.1惯性导航基本概念

--1.1.1 知识导授

--1.1.2 惯性导航基本概念

--1.1.3 小节测试

-1.2惯性导航技术发展史

--1.2 知识导授

--1.2.1 惯性导航技术发展史（一）

--1.2.2 惯性导航技术发展史（二）

--1.2.3 小节测试

-1.3惯性导航常用坐标系

--1.3 知识导授

--1.3.1 惯性坐标系与地球坐标系

--1.3.1 小节测试

--1.3.2 地理坐标系

--1.3.2 小节测试

--1.3.3 弹体坐标系与发射坐标系

--1.3.3 小节测试

-第一章讨论

第二章陀螺仪基本理论

-2.1陀螺仪的定义及分类

--2.1.1 知识导授

--2.1.2 陀螺仪定义及分类

--2.1.3 小节测试

-2.2刚体转子陀螺仪的基本特性

--2.2 知识导授

--2.2.1 二自由度陀螺仪基本特性

--2.2.2 单自由度陀螺仪基本特性

--2.2.3 小节测试

-2.3陀螺仪运动方程的建立

--2.3 知识导授

--2.3.1 动静法

--2.3.1 小节测试

--2.3.2 二自由度陀螺仪运动方程

--2.3.2 小节测试

--2.3.3 单自由度陀螺仪运动方程

--2.3.3 小节测试

-2.4陀螺仪运动特性分析

--2.4 知识导授

--2.4.1 二自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.1 小节测试

--2.4.2 单自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.2 小节测试

-第二章主观题

-第二章讨论

第三章惯性仪表陀螺仪

-3.1三浮陀螺仪

--3.1.1 知识导授

--3.1.2 三浮陀螺仪

--3.1.3 小节测试

-3.2静电陀螺仪

--3.2.1 知识导授

--3.2.2 静电陀螺仪

--3.2.3 小节测试

-3.3动力调谐陀螺仪

--3.3.1 知识导授

--3.3.2 动力调谐陀螺仪

--3.3.3 小节测试

-3.4光学陀螺仪

--3.4 知识导授

--3.4.1 sagnace效应

--3.4.1 小节测试

--3.4.2 光纤陀螺仪

--3.4.2 小节测试

--3.4.3 激光陀螺仪

--3.4.3 小节测试

-3.5振动陀螺仪

--3.5.1 知识导授

--3.5.2 振动陀螺仪

--3.5.3 小节测试

-3.6 原子陀螺仪

--3.6.1 知识导授

--3.6.2 原子陀螺仪

--3.6.3 小节测试

-第三章主观题

-第三章讨论

第四章惯性仪表加速度计

-4.1加速度计的测量原理

--4.1.1 知识导授

--4.1.2 加速度计的基本原理

--4.1.3 小节测试

--4.1.4 比力方程

--4.1.5 小节测试

-4.2石英挠性摆式加速度计

--4.2.1 知识导授

--4.2.2 石英挠性摆式加速度计

--4.2.3 小节测试

-4.3陀螺积分加速度计

--4.3.1 知识导授

--4.3.2 陀螺积分加速度计

--4.3.3 小节测试

-第四章主观题

-第四章讨论

思政讨论

-思政讨论题

第五章惯性仪表误差模型及标定

-5.1基本概念

--5.1.1 知识导授

--5.1.2 基本概念

--5.1.3 小节测试

-5.2陀螺仪静态误差模型

--5.2.1 知识导授

--5.2.2 陀螺仪静态误差模型

--5.2.3 小节测试

-5.3加速度计静态误差模型

--5.3.1 知识导授

--5.3.2 加速度计静态误差模型

--5.3.3 小节测试

-5.4惯性仪表误差标定测试

--5.4.1 知识导授

--5.4.2 惯性仪表误差标定测试

--5.4.3 小节测试

-第五章主观题

第六章平台式惯导系统

-6.1陀螺稳定平台功能、组成

--6.1.1 知识导授

--6.1.2 陀螺稳定平台功能组成

--6.1.3 小节测试

-6.2陀螺稳定平台工作原理

--6.2.1知识导授

--6.2.2 陀螺稳定平台工作原理

--6.2.3 小节测试

-6.3陀螺稳定平台性能分析

--6.3.1 知识导授

--6.3.2 陀螺稳定平台性能分析

--6.3.3 小节测试

-6.4平台式惯导系统导航原理

--6.4 知识导授

--6.4.1 解析式平台系统

--6.4.1 小节测试

--6.4.2半解析式平台系统

--6.4.2小节测试

-第六章主观题

第七章捷联式惯导系统

-7.1捷联式惯导系统工作原理

--7.1.1 知识导授

--7.1.2 捷联式惯导系统工作原理

--7.1.3 小节测试

-7.2 四元数及坐标转换

--7.2.1 知识导授

--7.2.2 四元数及坐标转换

--7.2.3 小节测试

-7.3捷联式惯导系统导航参数解算

--7.3.1 知识导授

--7.3.2 捷联惯导系统导航参数解算

--7.3.3 小节测试

-第七章主观题

-第七章讨论

3.5.2 振动陀螺仪笔记与讨论

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