仪表技术与传感器
儀錶技術與傳感器
의표기술여전감기
INSTRUMENT TECHNIQUE AND SENSOR
2014年
12期
1-4,17
,共5页
陈泓伍%陈玺浩%彭晨%胡松奇%冷建兴
陳泓伍%陳璽浩%彭晨%鬍鬆奇%冷建興
진홍오%진새호%팽신%호송기%랭건흥
全对称振动陀螺%结构设计%有限元方法%模态分析%结构参数优化
全對稱振動陀螺%結構設計%有限元方法%模態分析%結構參數優化
전대칭진동타라%결구설계%유한원방법%모태분석%결구삼수우화
fully symmetric vibratory gyroscope%structure design%finite element method%model analysis%structural parameter opti-mization
针对振动陀螺的高性能和微型化发展趋势，研制了一种新型的全对称振动陀螺。依据振动陀螺工作原理，并采用压电驱动和压电检测的工作方式，建立了全对称振动陀螺整体的结构模型，通过有限元方法，进行了模态分析，找到了压电片、横梁结构参数及中心质量柱对陀螺模态频率的影响规律，得到了优化的结构参数（横梁：9 mm×2 mm×0．5 mm；中心质量柱4 mm×4 mm ×10 mm），并完成了样机制作和试验验证。结果表明：振动陀螺的模态频率随着横梁的长、宽、厚和中心质量柱的高均有规律变化，当材料一定时，可以通过改变陀螺的结构参数达到模态匹配的效果。该陀螺的工作原理和结构设计是合理可行的，具有较好的应用前景。研究工作对其他固态振动陀螺的结构设计和参数优化提供了参考。
針對振動陀螺的高性能和微型化髮展趨勢，研製瞭一種新型的全對稱振動陀螺。依據振動陀螺工作原理，併採用壓電驅動和壓電檢測的工作方式，建立瞭全對稱振動陀螺整體的結構模型，通過有限元方法，進行瞭模態分析，找到瞭壓電片、橫樑結構參數及中心質量柱對陀螺模態頻率的影響規律，得到瞭優化的結構參數（橫樑：9 mm×2 mm×0．5 mm；中心質量柱4 mm×4 mm ×10 mm），併完成瞭樣機製作和試驗驗證。結果錶明：振動陀螺的模態頻率隨著橫樑的長、寬、厚和中心質量柱的高均有規律變化，噹材料一定時，可以通過改變陀螺的結構參數達到模態匹配的效果。該陀螺的工作原理和結構設計是閤理可行的，具有較好的應用前景。研究工作對其他固態振動陀螺的結構設計和參數優化提供瞭參攷。
침대진동타라적고성능화미형화발전추세，연제료일충신형적전대칭진동타라。의거진동타라공작원리，병채용압전구동화압전검측적공작방식，건립료전대칭진동타라정체적결구모형，통과유한원방법，진행료모태분석，조도료압전편、횡량결구삼수급중심질량주대타라모태빈솔적영향규률，득도료우화적결구삼수（횡량：9 mm×2 mm×0．5 mm；중심질량주4 mm×4 mm ×10 mm），병완성료양궤제작화시험험증。결과표명：진동타라적모태빈솔수착횡량적장、관、후화중심질량주적고균유규률변화，당재료일정시，가이통과개변타라적결구삼수체도모태필배적효과。해타라적공작원리화결구설계시합리가행적，구유교호적응용전경。연구공작대기타고태진동타라적결구설계화삼수우화제공료삼고。
For the trends of vibratory gyroscope's high-performance and miniaturization,a fully symmetric vibratory gyroscope was developed.According to the working principle,using the way of piezoelectric driving and detecting,the total structure design of this gyroscope was established.The number of piezoelectric patches,the structural parameters of the spoke,and the central post had effect on inherent frequency of vibratory gyroscope,and the effect was analyzed by FEM simulation.Then optimized structural pa-rameters ( spoke size:9 mm ×2 mm ×0.5 mm;central post size:4 mm ×4 mm ×10 mm) were obtained.The prototype was fabrica-ted and tested.The results show that structural parameter has vital effect on inherent frequency.The inherent frequency regularly changes with the number of piezoelectric patches,the length,width and thickness of the spoke,and the height of the central post. And it shows the validity of the working principle and the design.This fully symmetric vibratory has a promising prospect.The re-search provides a basis for structure design and optimization of solid vibratory gyroscope.
