[发明专利]一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置

说明书

本发明公开了一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，包括基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统、压电振梁陀螺系统。金属梁四个面的上下部分贴有两类压电片：覆盖整条梁的A类型和覆盖梁一半尺寸的B类型。梁末端附加一质量块，可变的质量块大小用以调节梁的频率，并且当给梁四个面的A型压电片通直流电压时，可使梁仅受轴向的拉力或压力，从而也可调节梁的频率。本发明通过调节作用在压电片A的电压大小或通过调节梁末端质量块的大小从而调节梁的频率，使得金属梁的频率与外力作用频率接近或相同从而产生更强的共振行为，使得梁的振动幅值增大，从而使压电振动陀螺仪获得更好的灵敏度。

技术领域

本发明涉及惯性传感器领域，具体涉及一种可检测被测量物体旋转角速度的自适应调频压电陀螺仪实验装置。

背景技术

惯性传感器一直是惯性导航技术内一项十分重要关键技术单元。陀螺仪和加速度计是惯性系统的核心仪表，其技术指标直接影响惯性导航系统整体性能，由于陀螺仪研制难度相对更大，所以陀螺仪表技术一直是惯性技术的重要标志并受到各国的格外重视。作为惯性传感器的重要组成部分，振动陀螺仪是利用高频振动的质量在被基座带动旋转时所产生的哥氏效应来敏感角运动。根据一些学者利用压电驱动检测原理制作而成的振动陀螺仪为基础，所述自适应调频压电陀螺仪装置仅靠旋转产生的科氏力使得敏感方向产生振动，从而测出角速度。为了提高惯性传感器的灵敏度，有必要提出一种新的技术方案来提高结构振动幅值，从而使得被测量的信号进一步被放大，提高传感器的检测灵敏度。

发明内容

本发明的目的是针对目前振动陀螺仪检测原理灵敏度不高等缺陷，提出一种基于科氏效应原理自适应调频的压电陀螺实验装置，它具有两种调频方式而且结构简单，调频器件可根据实际需要来灵活调整。

本发明采用以下技术方案：

一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，主要由基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统、压电振梁陀螺系统组成。

具体结构和连接方式为：

所述旋转驱动系统包括支撑板I、电机、轴承I，其中电机通过螺栓固定于支撑板I上，轴承I通过定位螺栓固定于支撑板I内部。

所述旋转传递系统包括光轴、轴连接件，轴连接件通过螺栓固定于轴右侧末端。

所述可调节滑板包括支撑板II、旋转滑环，轴承II其中旋转滑环通过螺栓固定于支撑板II上，轴承II通过定位螺栓固定于支撑板II内部。

所述压电振梁陀螺系统包括横截面为正方形的金属梁、梁连接件、金属质量块、压电片，其中梁上每个面均贴有两种压电片，末端通过螺栓固连一大小、质量均可调的金属质量块。

与传统压电陀螺仪不同的是，本发明所诉金属梁四个面的上下部分贴有两类压电片：覆盖整条梁的A类型和覆盖梁一半尺寸的B类型。梁末端附加一质量块，可变的质量块大小用以调节梁的频率，并且当给梁四个面的A型压电片通直流电压时，可使梁仅受轴向的拉力或压力，从而也可调节梁的频率。给竖直方向上梁的两个表面的压电片B通交流电压，当金属梁受外力驱动旋转时，梁的横向则会受到科氏力的作用，将会在横向产生弯曲振动，贴在梁横向表面的两个压电片B根据压电效应会产生电压，通过检验此电压进而检测出角速度的大小。本发明通过调节作用在压电片A的电压大小或通过调节梁末端质量块的大小从而调节梁的频率，使得金属梁的频率与外力作用频率接近或相同从而产生更强的共振行为，使得梁的振的振动幅值增大，从而使压电振动陀螺仪获得更好的灵敏度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。附图中：

图1为本发明所述的自适应调频压电陀螺仪的实验装置的总体示意图；

图2为本发明所诉的旋转驱动系统示意图；