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文檔簡介

微慣性器件之二

微陀螺儀陀螺儀簡介陀螺是一種用于測量旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的儀器。它在運輸系統(tǒng),例如導(dǎo)航、剎車調(diào)節(jié)控制和加速度測量等方面有很多應(yīng)用。宏觀的陀螺可分成兩個主要種類:非機械(光學(xué)的)式的或機械式的。非機械陀螺利用光環(huán)使光束在相反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)陀螺結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時,檢測光束的多普勒移位。而宏觀的機械式的陀螺通常是用一個旋轉(zhuǎn)的圓盤產(chǎn)生一個慣性的參照體,由于微機械方法加工帶有足夠質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)部分很難,所以典型的微機械陀螺使用振動結(jié)構(gòu)。陀螺儀簡介音叉式陀螺儀原理介紹

音叉式振動陀螺儀的典型結(jié)構(gòu)如上圖所示。其簡化示意圖如上所示,設(shè)音叉兩臂的質(zhì)量都分別集中于其端點,且為m0,設(shè)在某一瞬時,兩集中質(zhì)量相向速度分別為v1及v2,且有關(guān)系式v1=v2=v,載體繞軸的轉(zhuǎn)動角速度為ωx,由于哥氏效應(yīng),兩集中質(zhì)量的哥氏加速度絕對值為ac=2ωxv,方向如圖所示,哥氏力Fc=2mωxv,哥氏力矩M=4mRωxv。我們就通過檢測哥氏力或哥氏力矩的大小來得到載體的角速度ωx。典型的陀螺儀可用于軍事、民用航空、汽車、導(dǎo)彈等領(lǐng)域的高性能長壽命的微型陀螺儀,其大小比襯衫的紐扣還小,重量不足1克。

典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個磁鐵典型的陀螺儀AD公司生產(chǎn)的陀螺內(nèi)部結(jié)構(gòu)典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺美國BEI公司生產(chǎn)的QR14陀螺儀的分類非機械式激光陀螺和光纖陀螺機械式(主要介紹微機械式)

1)振動式微機械陀螺儀

2)轉(zhuǎn)子式微機械陀螺儀

3)微機械加速度計陀螺儀1)振動式微機械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動質(zhì)量,在被基座帶動旋轉(zhuǎn)時的哥氏效應(yīng)感測角速度。多采用平面電極或梳狀電極靜電驅(qū)動,并采用平板電容器進行檢測??煞譃椋菏釥铗?qū)動平板式振動陀螺儀梳狀驅(qū)動音叉式振動陀螺儀電磁驅(qū)動音叉式陀螺儀振環(huán)式陀螺儀壓電棒式振動陀螺儀聲表面波振動陀螺儀2)轉(zhuǎn)子式微機械陀螺儀其轉(zhuǎn)子由多晶硅制成,采用靜電懸浮,并通過力矩再平衡回路測出角速度。從功能看,屬于雙軸速率陀螺儀或雙軸角速率傳感器。如靜電懸浮轉(zhuǎn)子陀螺儀。3)微機械加速度計陀螺儀這是由參數(shù)匹配的兩個微機械加速度計作反向高頻抖動而構(gòu)成的多功能慣性傳感器,兼有測量加速度和角速度的雙重功能。角速率傳感器——基本工作原理旋轉(zhuǎn)剛體定軸性進動性振動剛體傅科擺角速率傳感器——基本工作原理角速率傳感器——讀出技術(shù)讀出技術(shù)壓阻效應(yīng)壓電效應(yīng)熱效應(yīng)電容效應(yīng)電感

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