[发明专利]回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺有效
申请号: | 201310686913.9 | 申请日: | 2013-12-13 |
公开(公告)号: | CN103697873B | 公开(公告)日: | 2016-11-23 |
发明(设计)人: | 张卫平;汪濙海;刘亚东;成宇翔;唐健;张弓;许仲兴;孙殿竣;陈文元 | 申请(专利权)人: | 上海交通大学 |
主分类号: | G01C19/5691 | 分类号: | G01C19/5691 |
代理公司: | 上海汉声知识产权代理有限公司 31236 | 代理人: | 郭国中 |
地址: | 200240 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 回柱形 微机 固体 波动 匹配 陀螺 | ||
1.一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,包括:
一个顶端四角含正方体突出的回柱形谐振子;
四个在回柱形谐振子顶端正方体突出上或其附近,沿回柱形谐振子侧面分布的驱动电极;
四个在回柱形谐振子顶端正方体突出上或其附近,沿回柱形谐振子侧面分布的检测电极;
其中:驱动电极根据驱动方法的不同与回柱形谐振子接触或非接触,检测电极根据检测方法的不同与回柱形谐振子接触或非接触,且四个驱动电极的空间位置与四个检测电极的空间位置互相垂直;
利用回柱形谐振子的特殊模态即驱动模态与检测模态模态匹配作为参考振动,在该模态下回柱形谐振子顶端四角上的正方体突出沿回形四边方向振动;通过在四个驱动电极中的一对驱动电极上施加正弦交流电压,由逆压电效应或电容感应效应产生回柱形谐振子在驱动模态振动;当有垂直于回柱形谐振子底面平面的角速度输入时,在科氏力的作用下,回柱形谐振子的谐振方式会从驱动模态向检测模态变化,检测模态的沿回形四边方向谐振振幅与输入角速度的大小成正比;通过检测回柱形谐振子的四个检测电极上的电压或四个检测电极与回柱形谐振子间感应电容的变化,就可检测出垂直于回柱形谐振子底面平面角速度的大小。
2.根据权利要求1所述的一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,所述回柱形谐振子于底部即与含四个正方形突出的顶部面相对的平面施加固定,或于所述回柱形谐振子四个侧壁即与顶面和底面相异的平面垂直中心线上施加固定。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,所述回柱形谐振子的材料为PZT或多晶硅,当回柱形谐振子为PZT时使用压电效应进行驱动和检测,当回柱形谐振子为多晶硅时使用电容感应效应进行驱动和检测。
4.根据权利要求1所述的一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,四个所述驱动电极的材料为金属,在回柱形谐振子顶端正方体突出上或其附近、沿谐振子侧面、互相平行地呈2*2阵列式分布,用于激励回柱形谐振子产生驱动模态振型。
5.根据权利要求1所述的一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,四个所述检测电极的材料为金属,在回柱形谐振子顶端正方体突出上或其附近、沿谐振子侧面、互相平行地呈2*2阵列式分布且与四个驱动电极在空间上互相垂直,用于检测垂直于回柱形谐振子的底部平面方向即z轴方向的角速度引起的回柱形谐振子上电压变化或回柱形谐振子与检测电极上由于电容感应效应产生的电容变化。
6.根据权利要求4所述的一种回柱形微机械固体波动模态匹配陀螺,其特征在于,四个所述驱动电极中的两个相对的驱动电极被施加交流电压时,由逆压电效应或电容感应效应产生回柱形谐振子在驱动模态振动;当存在输入角速度时,回柱形谐振子的振型向检测模态转变,利用检测电极处压电正效应或电容感应效应产生的敏感信号进行信号检测;上述驱动模态和检测模态互相匹配。
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