[发明专利]一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法

权利要求书

1.一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，建立压电振动陀螺的有限元模型，并根据实际情况配置谐振子、粘结胶、压电激励电极各部分的材料属性、结构尺寸等参数；

步骤2，应用有限元模态分析方法计算出谐振子的固有频率和相关振型，通过向压电电极施加特定频率的正弦激励电压进行谐响应分析，求解谐振子稳态响应；

步骤3，应用步骤2的分析方法，修改激励电极的不同参数得出多组结果，获得激励电极各参数对谐振子振动特性的影响规律，分析不同结构尺寸的压电电极对谐振子谐振频率、频率裂解、输出增益及等效应力的影响；

步骤4，根据激励电极各参数对谐振子振动特性的影响规律，选取最优设计参数。

2.根据权利要求1所述的一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法，其特征在于：所述方法适用于压电振动陀螺，其驱动电极与检测电极都由压电材料制作而成。

3.根据权利要求2所述的一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法，其特征在于：所述压电材料采用薄长条形PZT压电陶瓷制成。

4.根据权利要求1所述的一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法，其特征在于：所述步骤2中的谐响应分析为结构—电耦合分析，通过向压电电极施加电压求解谐振子的输出增益及应力。

5.根据权利要求1所述的一种压电振动陀螺激励电极的优化设计方法，其特征在于：不同结构参数的压电激励电极对谐振子振动特性的影响规律为：

（1）压电激励电极尺寸的变化相对于圆杯形振子的整体尺寸较小时，对谐振子谐振频率的影响很小；

（2）压电材料采用薄长条形PZT压电陶瓷制成，PZT越长产生的作用力越大，振子的振幅也越大，陀螺灵敏度越高；

（3）PZT宽度与其产生的作用力大小成正比；

（4）PZT的最佳厚度优选基体厚度的1/2，此时产生的有效弯矩最大，振子振幅最大。