[发明专利]温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪

权利要求书

1.温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，包括陀螺基座、杯形谐振子、环肋、压电电极、电路板和密封罩；所述陀螺基座的上表面中部设有圆台，陀螺基座的底部设有凹槽，所述圆台中部设有与所述凹槽贯通的连接孔；陀螺基座上环绕圆台均匀设有用于与安装平台连接的固定孔；所述杯形谐振子通过安装螺栓和所述连接孔安装在圆台上方；所述圆台上表面固定有电路板，所述压电电极呈正八边形排布在杯形谐振子底部，压电电极下表面通过引线与所述电路板连接；所述圆台侧壁设有螺纹并与密封罩螺纹连接；所述杯形谐振子的谐振环外侧周期性的设有环肋，所述环形肋沿杯形谐振子谐振环中间向两侧对称分布。

2.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述杯形谐振子杯底沿圆周方向设有呈正八边形分布的修形孔，相邻两个修形孔中间贴有压电电极，压电电极下表面通过引线与圆环形状的电路板连接；所述圆台上还设有通孔，电路板通过通孔和连接线与外部电路连接。

3.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述杯形谐振子包括杯壁、杯底以及安装支杆，杯形谐振子的侧壁为所述杯壁，杯壁由位于上部的谐振环和位于下部的传振结构组成，杯底为杯形谐振子的底部；安装支杆与杯底连接，所述安装支杆为中空的柱体结构，安装支杆内壁设有内螺纹，杯形谐振子通过安装支杆与安装螺栓连接。

4.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述陀螺基座由金属制成。

5.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述密封罩采用底部设有开口的空心圆柱形结构，密封罩与陀螺基座组成的密封空间避免了杯形谐振子的工作模态受外界环境的影响。

6.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述杯形谐振子和环肋均由熔融石英材料构成，环肋能够抑制因集中质量而导致的工作模态的相位偏移和工作模态的特征频率的裂解。

7.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述压电电极均为PZT-5H压电应变片，固有弹性模量为77.5GPa，并能通过外部电路调节。

8.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，通过测量所述杯形谐振子的特征频率预测环境温度，使所述杯形谐振子具有温度传感器的功能。

9.根据权利要求1所述温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，其特征在于，所述杯形谐振子的特征频率与温度在-10℃—60℃范围内存在线性关系，特征频率会随着温度的增加而增加，通过杯形谐振子的特征频率与温度在-10℃—60℃范围内存在的线性关系进行分析以得到杯形谐振子的温度预测模型；通过改变杯形谐振子的温度预测模型中不同温度下的杨氏模量，用仿真软件进行模态分析获取杯形谐振子不同温度下的特征频率数据，利用机器学习技术训练杯形谐振子的温度预测模型，通过特征频率响应预测环境温度的大小。

10.一种固体波动局部化惯性导航陀螺仪的环境温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)针对杯形谐振子的预设使用温度-10℃—60℃，以2℃为步长取温度点，对应石英材料的杨氏模量E，分别带入有限元分析软件的模态计算器中，计算杯形谐振子在所选取的工作模态下的特征频率；

(2)将所得的杯形谐振子在不同温度点下工作模态特征频率数据带入使用数值计算软件编程的BP神经网络进行计算，训练结束后模拟输出-20℃—70℃下杯形谐振子工作模态的特征频率，其中-20℃—-10℃、60℃—70℃为BP神经网络的模拟数值；

(3)通过对训练完成的BP神经网络输入经过测量并且未经过温度补偿的特征频率，以预测环境温度的大小，实现固体波动局部化惯性导航陀螺仪的温度传感功能。