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组合式石英圆柱壳体振动陀螺的研究

栾清磊  
【摘要】:本文提出了一种组合式石英圆柱壳体振动陀螺结构。将陀螺谐振子的谐振部分与驱动部分分开进行加工,再通过高强度胶将两部分联接为一个整体谐振子。通过这种方法,可以在保证陀螺性能的同时显著降低石英谐振子的加工难度。 全文针对这种组合式石英圆柱壳体振动陀螺,对其理论分析、制造工艺以及性能测试等进行了深入的研究。具体研究内容如下: 1.提出了组合式石英谐振子的结构并建立其数学模型,并对其进行了结构分析及模态仿真分析。研究了组合式谐振子各个尺寸参数对谐振频率的影响,发现谐振环的外径及厚度对谐振频率的影响最大,为谐振子的结构设计提供了理论依据。 2.研究了组合式圆柱壳体振动陀螺谐振子Q值的影响因素。通过理论分析及实验研究,分析了组合式谐振子的材料、尺寸以及谐振环形状等因素对于谐振子品质因数的影响。研究结果表明组合式谐振子的Q值相比整体加工的谐振子减小幅度不大,而谐振子材料、谐振环形状及谐振环外径对Q值的影响较大。 3.研究了组合式石英圆柱壳体振动陀螺的制造工艺,包括石英谐振环和石英底部的加工工艺以及胶接工艺。研究了圆柱壳体振动陀螺谐振子的频率裂解以及其修形理论,采用添加质量法对组合式石英谐振子进行了修形,并将其频率裂解调整到了0.05Hz以下。 4.制作出组合式石英圆柱壳体振动陀螺样机,并对其进行了性能测试。得到陀螺样机的Q值为6400左右,谐振频率的温度系数为8.64 ?1 0? 5/℃。在动态范围为±100?/s的情况下,刻度因子为112.5mV/(?/s),线性度为0.75%,室温下两个小时内的零偏稳定性为1.6?/h。


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