[发明专利]一种基于上推式磁悬浮平台的集中质量振动陀螺

说明书

本发明公开了一种基于上推式磁悬浮平台的集中质量振动陀螺，包括悬浮质量块、检测传感器、基座及多个绕组线圈和固定永磁铁，所述检测传感器、绕组线圈、固定永磁铁均安装于基座上，所述悬浮质量块在绕组线圈和固定永磁铁的作用下悬浮于检测传感器上方；所述多个绕组线圈和固定永磁铁都以检测传感器为圆心均匀分布于基座上，所述检测传感器与绕组线圈通过控制电路连接，所述检测传感器用于检测悬浮质量块的位置和磁场变化。该发明具有能减小各种结构振动的阻尼，对悬浮质量块结构对称性的要求低，精度高的优点。

技术领域

本发明涉及陀螺技术领域，尤其涉及一种基于上推式磁悬浮平台的集中质量振动陀螺。

背景技术

陀螺仪是测量运载体相对于惯性空间角运动的传感器，是惯性导航和姿态测量系统的基础核心器件。在精确制导、无人系统、石油勘探、稳定平台、空间飞行器等领域具有非常重要的应用价值。

根据陀螺仪的工作原理，陀螺仪主要分为四大类：机械转子陀螺、振动陀螺、光学陀螺和新型陀螺。其中振动陀螺是一种无转子陀螺，它用振动元件取代了传统陀螺的机械转子，用微幅振动取代了高速旋转，通过振动结构的哥氏效应实现角速度测量，具有性能稳定、结构简单、可靠性高、承载能力大等优势。

振动陀螺的性能主要取决于谐振子的品质因数（Q 值）和谐振子的结构精度。振动陀螺的品质因数及其均匀性、稳定性直接影响谐振子振动的稳定性，从而影响陀螺的精度。为了减少振动陀螺的阻尼，提高陀螺工作 Q 值，目前可采用的方法主要有材料优化、振动结构优化以及真空封装等技术。这些技术能够在一定程度上提升陀螺的 Q 值，但是提升范围有限，付出的成本也比较高。决定振动陀螺精度第二个因素就是陀螺谐振子的结构精度，或者结构对称性和均匀性，它直接影响谐振子的振型方向，从而影响陀螺的精度。为提高陀螺谐振子的结构精度，需要较高的加工工艺水平，但由于谐振子对结构精度非常敏感，所以给提高工艺精度带来了极大的挑战。现在的振动陀螺技术中，利用对称结构的谐振子振动来检测角速度。在这种工作方式下，陀螺的测量精度较大程度依赖于谐振子的结构精度，且陀螺的内部阻尼不均匀，同样会对陀螺的性能产生影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能减小各种结构振动的阻尼、对悬浮质量块结构对称性的要求低、精度高的基于上推式磁悬浮平台的集中质量振动陀螺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于上推式磁悬浮平台的集中质量振动陀螺，包括悬浮质量块、检测传感器、基座及多个绕组线圈和固定永磁铁，所述检测传感器、绕组线圈、固定永磁铁均安装于基座上，所述悬浮质量块在绕组线圈和固定永磁铁的作用下悬浮于检测传感器上方；所述多个绕组线圈以检测传感器为圆心均匀分布于基座上，所述多个固定永磁铁以检测传感器为圆心均匀分布于基座上，所述检测传感器与绕组线圈通过控制电路连接，所述检测传感器用于检测悬浮质量块的位置变化。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述绕组线圈分别沿检测传感器对称设置。

所述绕组线圈的数量至少为三个。

所述检测传感器包括两互相垂直设置的x向传感器和y向传感器，所述绕组线圈包括x向线圈和y向线圈，x向线圈沿x向传感器对称设置，y向线圈沿y向传感器对称设置。

所述检测传感器为电容检测传感器或光电检测传感器或霍尔传感器。

所述绕组线圈与检测传感器之间的距离为P1，固定永磁铁与检测传感器之间的距离为P2，其中P2＞P1。