[發(fā)明專利]一種圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810723552.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN108844555B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳宇列;吳學(xué)忠;肖定邦;席翔;張勇猛;曲洛振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00;G01C19/5663
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明公開了一種圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法及系統(tǒng)，所述方法包括步驟：A、在電磁鐵上施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，激勵(lì)出諧振子的固有模態(tài)振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率等于諧振子的固有頻率；B、利用壓電電極測(cè)量諧振子支撐桿的振動(dòng)信號(hào)，得到壓電電極的輸出幅值；C、將諧振子旋轉(zhuǎn)不同的角度，并對(duì)測(cè)得對(duì)應(yīng)的壓電電極的輸出幅值進(jìn)行擬合，獲得不平衡質(zhì)量的方位角和不平衡質(zhì)量的大小。只需要通過(guò)激勵(lì)諧振子固有模態(tài)，測(cè)量在不同角度時(shí)支撐桿的振動(dòng)幅值，然后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，便可方便快捷的判別不平衡質(zhì)量的方位和不平衡質(zhì)量大小，成本極小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陀螺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，諧振子的制造誤差使得諧振子在圓周方向上的剛度和阻尼分布不均勻，是造成陀螺輸出零偏漂移的重要原因。剛度分布不均勻形成諧振子的頻率裂解，可通過(guò)對(duì)諧振子進(jìn)行頻率修調(diào)并結(jié)合陀螺測(cè)控電路中的正交控制回路消除頻率裂解引起的零偏漂移。阻尼不均勻引起的零偏漂移暫無(wú)法通過(guò)電路控制消除，一般采用提高諧振子Q值，即減小諧振子振動(dòng)的能量損耗的方式來(lái)降低阻尼不均勻的影響。支撐損耗是諧振子振動(dòng)過(guò)程中能量損耗的重要組成部分，諧振子的質(zhì)量分布不均勻會(huì)增大支撐損耗，降低諧振子的Q值。因此，為了提高諧振子的Q值，必須對(duì)諧振子的不平衡質(zhì)量進(jìn)行修調(diào)，其前提就是確定不平衡質(zhì)量的方位和大小。諧振子的不平衡質(zhì)量可分解為多次諧波相疊加的形式，其中，四次諧波主要引起諧振子的頻率裂解，可通過(guò)頻率修調(diào)進(jìn)行消除。對(duì)支撐損耗影響最大的是諧振子不平衡質(zhì)量的低次諧波，也就是一次、二次和三次諧波。以往的方法是通過(guò)測(cè)量諧振子的幾何誤差，對(duì)諧振子的幾何誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換得到各次諧波分量。但是該方法需要精密的幾何誤差測(cè)量設(shè)備，價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、效率較低。并且由于僅測(cè)量了幾何誤差，諧振子材料的不均勻引起的質(zhì)量分布不均勻無(wú)法計(jì)算，使得計(jì)算結(jié)果誤差較大。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法計(jì)算不平衡質(zhì)量的方位和大小的問(wèn)題。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法，其中，包括步驟：

A、在電磁鐵上施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，激勵(lì)出諧振子的固有模態(tài)振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率等于諧振子的固有頻率；

B、利用壓電電極測(cè)量諧振子支撐桿的振動(dòng)信號(hào)，得到壓電電極的輸出幅值；

C、將諧振子旋轉(zhuǎn)不同的角度，并對(duì)測(cè)得對(duì)應(yīng)的壓電電極的輸出幅值進(jìn)行擬合，獲得不平衡質(zhì)量的方位角和不平衡質(zhì)量的大小。

所述的圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法，其中，所述步驟A之前還包括步驟：

S、用電磁鐵激勵(lì)，麥克風(fēng)檢測(cè)諧振子的振動(dòng)信號(hào)，用頻率響應(yīng)分析儀測(cè)量諧振子的頻率響應(yīng)，得到諧振子的固有頻率。

所述的圓柱殼體陀螺諧振子不平衡質(zhì)量的確定方法，其中，所述壓電電極的輸出幅值為：

V(θ)＝V₀₁cos(α+θ₁)+V₀₂cos2(α+θ₂)+V₀₃cos3(α+θ₃)

其中，V(θ)為壓電電極的輸出幅值，V₀₁為一次諧波不平衡質(zhì)量的大小，V₀₂為二次諧波不平衡質(zhì)量的大小，V₀₃為三次諧波不平衡質(zhì)量的大小，α為諧振子轉(zhuǎn)動(dòng)角度，θ₁為諧振子不平衡質(zhì)量的一次諧波所在的方位角，θ₂為諧振子不平衡質(zhì)量的二次諧波所在的方位角，θ₃為諧振子不平衡質(zhì)量的三次諧波所在的方位角。