频率型陀螺谐振子的参数激励振动特性研究

基本信息
批准号:61503018
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:李艳
学科分类:
依托单位:中国矿业大学(北京)
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:铁林,李晶,史慧超,曹乐,胡纯,李博宇,程扶诚
关键词:
陀螺谐振子直接输出频率参数激励
结项摘要

Direct frequency output gyroscope operates based on the principle of detecting an induced resonator's frequency shift in the presence of an applied rotation rate, which is one of the important directions in the development of high performance gyroscope in nowadays. However, there are several difficult problems that restrict the high performance direct frequency output gyroscope. On the one hand, advanced gyroscope structure is designed without considering the stability of system, and the connection between stability rules and geometrical parameters are generally neglected. On the other hand, the engineering feasibility of parametric excitation vibration model approximate solution is seldom considered, it is difficult to directly obtain the instantaneous output frequency of direct frequency output gyroscope. And at the same time, for instantaneous output frequency, it is difficult to used in the signal process for direct frequency output gyroscope. Therefore, in this project, the parametric excitation vibration model is built, the stability analyzing methods should be proposed, and the match corresponding between stability rules and geometrical parameters should be cleared; The engineering approximate solution of model and the signal process methods of instantaneous output frequency should be proposed. Finally, in order to verify the effectiveness of stability analysis methods and signal process methods for direct frequency output gyroscope, the corresponding experiment platform was been set up. The results of this project are strong theoretical basis for developing high performance direct frequency output gyroscope.

频率型陀螺作为一类通过检测敏感结构自身谐振频率的变化来实现输入角速度测量的传感器,是现阶段高性能陀螺发展的一个重要发展方向。然而现阶段高性能的频率型陀螺受到以下难题制约:1、频率型陀螺的结构优化设计没有考虑系统自身的稳定性,忽略了参数激励振动模型的稳定性与结构参数之间的关系;2、参数激励振动模型近似解甚少考虑其工程可实现性,难以直接获得频率型陀螺的瞬时输出频率;3、基于时变特性的瞬时输出频率难以直接用于频率型陀螺的信号解算。因此,本项目建立陀螺谐振子的参数激励振动模型,探索模型的稳定性分析方法,分析模型稳定性规律与陀螺敏感结构参数之间的物理映射关系,优化设计的频率型陀螺结构参数;研究该模型工程应用近似解的求解方法与瞬时输出频率的信号解算方法;在此基础上,通过实验验证频率型陀螺稳定性分析方法和信号解算方法的有效性,为研制高性能频率型陀螺奠定坚实的理论基础。

项目摘要

频率型陀螺作为一类通过检测敏感结构自身谐振频率的变化来实现输入角速度测量的传感器,是现阶段高性能陀螺发展的一个重要发展方向。然而现阶段高性能的频率型陀螺受到以下难题制约:1、频率型陀螺的结构优化设计没有考虑系统自身的稳定性,忽略了参数激励振动模型的稳定性与结构参数之间的关系;2、参数激励振动模型近似解甚少考虑其工程可实现性,难以直接获得频率型陀螺的瞬时输出频率;3、基于时变特性的瞬时输出频率难以直接用于频率型陀螺的信号解算。因此,本项目主要研究内容为:建立陀螺谐振子的参数激励振动模型,提出模型的稳定性分析方法,得到模型稳定性规律与陀螺敏感结构参数之间的物理映射关系,优化设计频率型陀螺结构参数;提出该模型工程应用近似解的求解方法与瞬时输出频率的信号解算方法;在此基础上,通过实验验证了频率型陀螺稳定性分析方法和信号解算方法的有效性,为研制高性能频率型陀螺奠定坚实的理论基础。本项目的研究既围绕陀螺提高性能的迫切需求,也可为其它传感器的研究提供新思路和理论依据,因此本项目的研究具有一定的工程应用背景和重要的理论意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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