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题名基于工程应用的半球谐振陀螺结构设计研究
被引量：4
- 1
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作者
谭品恒
方针
方仲祺
彭凯
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机构
中国电子科技集团公司第二十六研究所
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2021年第2期265-269,共5页
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文摘
半球谐振陀螺仪(HRG)是极具发展前景的新型固态波陀螺仪,其发展的关键是如何设计制造出精致可靠的陀螺结构部件。该文以工程应用中成熟半球陀螺半径尺寸为例,对谐振子部件几何尺寸中壁厚和轴柄半径的设计从抗模态干扰方面提出优化建议,并首次将抗冲击过载能力纳入优化设计考量因素中,通过COMSOL软件仿真得出壁厚和轴柄半径取值范围。创新性地提出对谐振子与其他石英部件的双端固定与单端固定方式进行模态仿真。经仿真分析结果表明,双端固定时,轴柄高度对工作模态无干扰;单端固定时,倾斜模态和摇摆模态较接近工作模态频率,且上轴柄越高,对工作模态越易产生干扰。
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关键词
半球谐振陀螺
轴柄半径
抗过载
固定方式
COMSOL仿真
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Keywords
hemispherical resonator gyro
shaft radius
overload resistance
fixedmode
COMSOL simulation
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分类号
TN964
[电子电信—信号与信息处理]
V241
[电子电信—信息与通信工程]
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题名石英谐振半球壳的动力分析与频差修正
被引量：4
- 2
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作者
周闯
谭品恒
邓文高
张家欧
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机构
广西大学机械工程学院
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出处
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2020年第5期1121-1134,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672077)。
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文摘
由于轴对称的原因,理想半球壳的弯曲共振模态会形成具有相同频率的双简并模态。当有质量密度瑕疵时,此双简并模态的频率会出现分歧,损坏量测精度。通过哈密顿原理、Niordson薄壳理论和球壳中心轴面不可伸长的瑞利(Rayleigh)位移近似解公式可以推导出理想与瑕疵两状态下半球壳的动力学方程,并以该两模态的振幅为变数。理想半球壳的简并模态的轴可以为任意方向,并且可以证明瑕疵半球壳的共振模态轴不为任意方向,而是通过单一瑕疵点。理论的正解可得到特征频率(即两分歧的共振模态频率)与特征向量(两共振模态的方向)的显式公式。在消除频差时,通过在高频特征向量与半球壳开口端的相交点来以激光蚀刻一定深度的密度较大的铝金属共晶熔入修正质量,其不会改变特征向量的方向,并且理论分析得到蚀刻深度与瑕疵量的显式公式。
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关键词
半球谐振子
哈密顿原理
特征向量
质量瑕疵
频率分歧修正
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Keywords
hemispherical harmonic resonator
Hamilton's principle
eigenvector
mass imperfection
frequency-splitting correction
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分类号
TB123
[理学—工程力学]
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题名基于平板电极的半球谐振陀螺全角技术研究
被引量：4
- 3
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作者
蒋春桥
江黎
谭品恒
方海斌
卜继军
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机构
中国电子科技集团公司第二十六研究所
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2020年第3期404-408,共5页
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文摘
全角模式下的半球谐振陀螺是速率积分陀螺,具有测量范围宽、带宽高和精度高等特点。该文对由谐振子和平板电极组成的两件套半球谐振陀螺的全角模式进行了研究,介绍了全角模式振型控制与信号解算方法;通过FPGA+DSP的构架,实现了全角模式半球谐振陀螺振型控制,并解算了驻波方位角。实验数据证实,研制的两件套半球谐振陀螺样机能够实现速率积分陀螺的功能,测量范围达±400(°)/s,陀螺最大系统漂移20(°)/h。相对于力平衡模式半球谐振陀螺,其拓宽了半球谐振陀螺的测量范围,为进一步提升全角半球谐振陀螺的精度奠定了基础。
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关键词
平板电极
半球谐振陀螺
全角技术
振型控制
驻波角度解算
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Keywords
surface electrode
hemispherical resonator gyroscope
whole angle technology
pattern control
standing wave angle solution
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分类号
TN965.74
[电子电信—信号与信息处理]
TB123
[电子电信—信息与通信工程]
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题名瑕疵谐振石英半球壳固有刚性轴的定位
被引量：2
- 4
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作者
谭品恒
周闯
邓文高
张家欧
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机构
广西大学机械工程学院
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出处
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2019年第3期621-630,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672077)
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文摘
石英谐振半球壳是半球谐振陀螺仪(HRG)的核心结构,瑕疵半球壳的固有刚性轴测量定位是对其进行频差修正的前置任务,因而这也影响到半球谐振陀螺仪的工作性能和精度。为准确定位含瑕疵石英半球壳的固有刚性轴,通过理论推导和数值仿真两种方式对含密度和阻尼不均匀瑕疵谐振半球壳在强迫振动条件下的运动状态进行分析。含瑕疵石英半球壳运动方程等价于二维弹簧—阻尼—质点系统的物理模型,以此模型证明了稳态时壳体上两点的位移李萨如图(Lissajous-Figure)是一个椭圆。同时推导出了此椭圆在瑕疵状态下的长、短半轴及其倾角的显式表达式;另外在数值仿真上,采用Mathematica软件绘制了位移的李萨如图与椭圆倾角随激励电极角度的变化图。结果表明:含密度和阻尼不均匀瑕疵石英半球壳的固有刚性轴采用此种方案可方便快速完成其定位。因此评判石英瑕疵半球壳固有刚性轴的准则是:调整不同的激发电极角度,若稳态李萨如图的椭圆倾角为0°时,则此时的激发电极角度就为固有刚性轴所在方位角。理论结果和数值仿真已验证此结论的正确性。
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关键词
石英半球壳
质量与阻尼瑕疵
频率裂解
李萨如图
强迫振动
椭圆倾角
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Keywords
quartz hemispherical shell
mass and damping imperfection
frequency splitting
Lissajous-Figure
forced vibration
inclination angle of ellipse
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分类号
TB123
[理学—工程力学]
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题名双端固定振荡石英梁加速度计的动力分析
- 5
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作者
宋加坡
周闯
邓文高
谭品恒
张家欧
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机构
广西大学机械工程学院
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出处
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2018年第3期891-900,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672077)
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文摘
为了研究双端固定(ZYw)+2°石英梁加速度计受轴向预力时其共振频率的变化,将石英梁视为欧拉梁,并考虑石英的压电效应,利用压电弹性体的汉密顿原理来推导运动方程式,将石英梁位移解代入边界条件,解析得到轴向预力与共振频率关系的正解。结果表明,频率与轴向预力之间存在线性范围,其可作为加速度计的输入—输出关系。由前三阶模态频率变化图发现,张力会使频率增大,压力会使频率减小,且压力过大会造成梁屈曲(buckling)。可利用共振频率与轴向预力的线性关系作为加速度计的工作原理来检测车辆的加速度。
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关键词
石英梁
加速度计
压电效应
轴向预力
汉密顿原理
共振频率
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Keywords
quartz beam
accelerometer
piezoelectric eftect
axial pre-stressed force
Hamilton＇s principle
resonant frequeney
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分类号
TB123
[理学—工程力学]
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题名周向漂移对全角模式半球陀螺性能的影响
- 6
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作者
方海斌
方仲祺
谭品恒
雷霆
戴明月
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机构
中国电子科技集团公司第二十六研究所
重庆市固态惯性技术企业工程技术研究中心
重庆市固态惯性技术工程实验室
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2023年第4期508-511,共4页
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文摘
全角模式半球陀螺在海陆空领域有广泛的应用前景。制造误差的存在将导致陀螺存在周向漂移。该文分析了周向漂移的特点,讨论了陀螺零偏对惯导系统定位误差的影响,从系统角度对周向漂移的影响进行了分析,并对周向漂移两种处理方法的可行性进行了分析。分析表明,周向漂移影响舒拉周期振荡的幅度,但不会引起经度误差发散,经度误差发散由残余零偏引起。陀螺周向漂移的大小不等同于陀螺最终性能的漂移,对于精度为0.05~0.1(°)/h的陀螺,周向漂移控制在30(°)/h内即可。
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关键词
半球谐振陀螺
全角模式
周向漂移
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Keywords
hemispherical resonator gyro
whole angle mode
circumferential drift
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分类号
TN384
[电子电信—物理电子学]
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名瑕疵半球谐振子频率分歧修正
- 7
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作者
周闯
彭凯
方海斌
谭品恒
方仲祺
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机构
中国电子科技集团公司第二十六研究所
固态惯性技术重庆市工程实验室
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2021年第3期413-416,420,共5页
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基金
重点研发计划(2018YFB1107600)。
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文摘
针对半球谐振陀螺仪中半球谐振子频率分歧修正难题,该文提出在谐振子唇缘端固有刚性轴上去除四点修正方法。首先通过COMSOL有限元仿真建立瑕疵与固有刚性轴之间的关系,得到只有在固有刚性轴上才可以准确修正谐振子频率分歧。其次通过谐振子二维弹簧-阻尼运动方程求解谐振子运动轨迹,并通过MATLAB仿真得到李萨如图,由图可知,在阻尼较小的情况下,用自由振动法可以快速准确地找到固有刚性轴。再通过COMSOL有限元仿真验证了在半球谐振子固有刚性轴重轴唇缘位置4个正交对称区域,可以修正由质量瑕疵造成的频率分歧。结果表明,通过实验辨识得到谐振子频率分歧及瑕疵位置,可以为后续使用飞秒激光器进行刻蚀调平提供研究基础,实现飞秒激光调平。
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关键词
半球谐振陀螺仪
半球谐振子
固有刚性轴
频率分歧
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Keywords
hemispherical resonator gyro
hemispherical resonator
inherent rigid axis
frequency divergence
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分类号
TN384
[电子电信—物理电子学]
TM229.1
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名重力场对半球谐振陀螺性能的影响
- 8
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作者
方仲祺
方海斌
雷霆
谭品恒
韩世川
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机构
中国电子科技集团公司第二十六研究所
固态惯性技术重庆市工程实验室
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2020年第6期871-874,共4页
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文摘
半球谐振陀螺是唯一能达到惯导级精度的振动陀螺,其谐振子振动状态可能受外界环境条件影响而发生改变,使陀螺信号输出不稳定。为研究半球谐振陀螺对不同方向重力场的敏感性,分析了重力场引起半球谐振陀螺信号输出改变的机理,使用有限元法(FEM)对谐振子进行了结构刚度及锚点损耗两个维度的动力学仿真分析,并开展相应测试验证分析结论。结果表明,不同方向的重力场对半球谐振陀螺的性能无明显影响。
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关键词
半球谐振陀螺
重力场
动力学仿真
陀螺测试
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Keywords
hemispherical resonator gyro
gravity field
dynamics simulation
gyro testing
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分类号
TN384
[电子电信—物理电子学]
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于半球谐振陀螺电极刻蚀的三维平衡调整方法
- 9
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作者
杨勇
彭凯
邓力
谭品恒
方仲祺
雷霆
余波
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机构
中国电子科技集团重庆声光电有限公司
中国电子科技集团公司第二十六研究所
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出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2021年第3期336-339,共4页
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基金
总装预研基金资助项目(51309010701)
重点研发计划基金资助项目(2018YFB1107600)。
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文摘
曲面电极刻蚀技术是半球谐振陀螺的关键技术之一。为满足半球谐振陀螺高精度和高性能的要求,针对激励罩和读出基座的电极刻蚀工艺,该文提出了一种新的调整方法——三维平衡调整法。通过X、Y、Z方向的位移传感器检测器件与参考平台的间距,根据间隙差距的大小进行相应的调整。试验验证表明,该方法能有效减小半球谐振陀螺电极刻蚀的误差,满足器件的各项性能参数。该方法原理简单,具有定位精度高,工艺易实现的优点,对半球谐振陀螺电极刻蚀工艺具有较好的工程应用价值。
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关键词
半球谐振陀螺
电极刻蚀
平衡调整
误差
激光位移传感器
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Keywords
hemispherical resonator gyro(HRG)
electrode-etching
balancing
error
laser displacement sensor
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分类号
TN305.7
[电子电信—物理电子学]
V241
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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