[发明专利]一种钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于角速率陀螺技术领域，具体涉及一种钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法。

背景技术

陀螺作为敏感载体角运动的惯性器件，是惯性导航、制导的核心部件。基于哥氏力原理的振动陀螺具有所有的惯性品质，其在惯性技术领域的地位越来越重要，已被人们当作新一代的惯性仪表而受到广泛的关注。在科学技术发展和市场需求的推动下，各种振动陀螺相继出现。

专利号为：ZL201010215745.1，发明名称为“钟形振子式角速率陀螺”的专利申请提供了一种钟形振子式角速率陀螺，该钟形振子式角速率陀螺是一种基于哥氏力原理的振动陀螺。目前，设计出来的钟形振子由于材料密度、杨氏模量、加工精度等原因，存在频率裂解。而频率裂解的值将直接影响到钟形振子的性能，该值如果过大会导致钟形振子不具有陀螺效应。故急需一种钟形振子频率裂解的抑制方法，能够减小频率裂解，从而降低研发成本，缩短研制周期，提高钟形振子式角速率陀螺整体性能。

发明内容

本发明的目的是为了减小钟形振子的频率裂解，提出一种钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法，该方法为实际钟形振子的加工与制作提供有效依据，缩短了钟形振子的设计周期，从而缩短了整个钟形振子式角速率陀螺的开发时间，同时还大大提高了钟形振子式角速率陀螺的整体性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，测量已加工钟形振子的实际振型；

步骤2，测量已加工钟形振子的实际频率裂解值；

步骤3，建立有限元模型，仿真钟形振子频率裂解；

步骤4，进行仿真实验，确定切槽方位与切槽深度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺控振子频率裂解抑制方法，利用测量与仿真相结合的方式，有效的减小了钟形振子的频率裂解；

（2） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺振子振子频率裂解抑制方法提高了验证分析能力和准确性，为钟形振子的合理设计提供了依据；

（3） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法，通过对钟形振子的振动分析，得出钟形振子具体修改方案，从而缩短了研制周期；

（4） 本发明提供的钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法可以得到指导设计的有效分析数据，方便设计人员总结出抑制频率裂解的经验，从而归纳形成设计的规范和标准。

附图说明

图1为钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法流程图；

图2为钟形振子振型曲线图；

图3为钟形振子激励模态下扫频曲线；

图4为钟形振子检测模态下扫频曲线；

图5为钟形振子有限元模型；

图6为钟形振子切槽效果图；

图7为钟形振子切槽后激励模态下有限元仿真图；

图8为钟形振子切槽后检测模态下有限元仿真图。

具体实施方式

钟形振子式角速率陀螺的原理是利用发生谐振的钟形振子旋转时引起的振型角度的进动，来确定陀螺基座绕惯性空间旋转的角度。根据钟形振子式角速率陀螺的运行原理与振动理论可知，钟形振子的正常工作，需要维持振动幅值与频率的稳定，同时需要对钟形振子工作产生的误差进行有效抑制。为使钟形振子能产生环向波数n=2的理想振型，必须准确地控制钟形振子的激振频率、振动振型，并在有角速率输入情况下维持振子的正常工作，提供控制力矩，解算输入角速率。因此我们就要对钟形振子的控制回路进行合理设计，使得到的钟形振子能产生理想振型，从而敏感输入角速率。

本发明提供的钟形振子式角速率控制回路仿真方法的流程如图1所示，具体如下：

步骤1，测量已加工钟形振子的实际振型；

利用激光测振仪测试钟形振子的振型，其振型振动曲线如图2所示。图中红色四波腹图形为驱动模态，蓝色四波腹为敏感模态，两者相差45°。可以看出，驱动模态振型由于频率裂解的影响相对激励电极1（6-2）偏转了约15°。

步骤2，测量已加工钟形振子的实际频率裂解值；

通过对谐振子扫频得到谐振子的频率裂解值，其测量的两组曲线如图3和图4所示。可见，驱动模态频率是6197.10Hz，敏感模态频率是6212.33Hz 频率裂解为15.Hz。

步骤3，建立有限元模型，仿真钟形振子频率裂解；