组合式石英圆柱壳体振动陀螺的研究

论文摘要

本文提出了一种组合式石英圆柱壳体振动陀螺结构。将陀螺谐振子的谐振部分与驱动部分分开进行加工,再通过高强度胶将两部分联接为一个整体谐振子。通过这种方法,可以在保证陀螺性能的同时显著降低石英谐振子的加工难度。全文针对这种组合式石英圆柱壳体振动陀螺,对其理论分析、制造工艺以及性能测试等进行了深入的研究。具体研究内容如下:1.提出了组合式石英谐振子的结构并建立其数学模型,并对其进行了结构分析及模态仿真分析。研究了组合式谐振子各个尺寸参数对谐振频率的影响,发现谐振环的外径及厚度对谐振频率的影响最大,为谐振子的结构设计提供了理论依据。2.研究了组合式圆柱壳体振动陀螺谐振子Q值的影响因素。通过理论分析及实验研究,分析了组合式谐振子的材料、尺寸以及谐振环形状等因素对于谐振子品质因数的影响。研究结果表明组合式谐振子的Q值相比整体加工的谐振子减小幅度不大,而谐振子材料、谐振环形状及谐振环外径对Q值的影响较大。3.研究了组合式石英圆柱壳体振动陀螺的制造工艺,包括石英谐振环和石英底部的加工工艺以及胶接工艺。研究了圆柱壳体振动陀螺谐振子的频率裂解以及其修形理论,采用添加质量法对组合式石英谐振子进行了修形,并将其频率裂解调整到了0.05Hz以下。4.制作出组合式石英圆柱壳体振动陀螺样机,并对其进行了性能测试。得到陀螺样机的Q值为6400左右,谐振频率的温度系数为8.64 ?1 0? 5/℃。在动态范围为±100?/s的情况下,刻度因子为112.5mV/(?/s),线性度为0.75%,室温下两个小时内的零偏稳定性为1.6?/h。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 国内外圆柱壳体振动陀螺研究综述
• 1.2.1 国外圆柱壳体振动陀螺的研究与发展概况
• 1.2.2 国内圆柱壳体振动陀螺的研究与发展概况
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第二章 组合式圆柱壳体振动陀螺理论模型
• 2.1 圆柱壳体振动陀螺的结构及工作原理
• 2.1.1 圆柱壳体振动陀螺的基本结构
• 2.1.2 圆柱壳体振动陀螺的工作原理
• 2.2 组合式圆柱壳体振动陀螺谐振子的结构及理论建模
• 2.2.1 组合式石英谐振子的结构
• 2.2.2 组合式圆柱壳体振动陀螺谐振子的理论模型
• 2.3 组合式石英谐振子的结构分析及仿真
• 2.3.1 组合式石英谐振子的模态分析
• 2.3.2 组合式石英谐振子结构尺寸对其固有频率的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 组合式圆柱壳体振动陀螺谐振子的Q 值影响因素
• 3.1 理论分析
• 3.2 实验研究
• 3.2.1 组合式谐振子结构对Q 值的影响
• 3.2.2 谐振子材料对Q 值的影响
• 3.2.3 谐振子尺寸对Q 值的影响
• 3.2.4 谐振环形状对Q 值的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 组合式石英圆柱壳体振动陀螺的制造
• 4.1 主要制造流程
• 4.2 组合式石英圆柱壳体振动陀螺谐振子的制造工艺
• 4.2.1 石英圆筒谐振环加工工艺
• 4.2.2 石英圆片底部加工工艺
• 4.2.3 胶接工艺
• 4.3 谐振子频率裂解及修形
• 4.3.1 谐振子的频率裂解
• 4.3.2 谐振子的修形理论
• 4.3.3 组合式石英谐振子的修形实验
• 4.4 圆柱壳体振动陀螺的测控电路
• 4.5 本章小结
• 第五章 组合式石英圆柱壳体振动陀螺的性能测试
• 5.1 Q 值测试
• 5.1.1 胶接面研磨抛光前后的谐振子Q 值测试
• 5.1.2 不同联接方式的谐振子Q 值测试
• 5.1.3 真空条件下的谐振子Q 值测试
• 5.1.4 声音法测谐振子的Q 值
• 5.2 谐振频率的温度稳定性测试
• 5.2.1 理论分析
• 5.2.2 实验测试
• 5.3 零偏稳定性测试
• 5.3.1 测试系统及测试方法
• 5.3.2 测试结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果