气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响及改进

研究了气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响,提出了降低光纤陀螺仪气压灵敏度的设计方法。理论分析并实际测量了气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响,试验研究了光纤环浸胶固化和密封这两种降低光纤陀螺仪气压灵敏度设计方法的有效性。结果表明,变气压条件下光纤陀螺仪的零偏稳定性劣化1~2个量级,对光纤环浸胶固化后,光纤陀螺仪的气压灵敏度减小1倍,可以在一定程度上减小空气的扰动,改善气压变化对光纤陀螺仪的影响。而对光纤陀螺仪进行密封设计是一种更有效的措施。对光纤陀螺仪进行密封设计后,光纤陀螺仪的气压灵敏度为零,光纤陀螺仪零偏稳定性基本不受变气压环境的影响,解决了光纤陀螺仪受气压变化影响精度的问题。     

MEMS 环形陀螺仪正交误差补偿系统设计

以一种电容式全对称S形弹性梁硅基环形波动陀螺仪为对象,对其正交误差进行了相关的研究,以提升MEMS环形陀螺仪的精度。首先,介绍了环形陀螺仪结构,同时以此结构为基础分析了正交误差产生的原因及影响;然后,对环形陀螺仪检测通道的输出信号进行量化分析,并根据正交力校正法设计了环形陀螺仪的正交误差补偿系统;最后,对加入正交误差补偿后的环形陀螺仪进行了实验测试。结果显示,校正后的零偏、零偏稳定性分别为-2.62°/s、1.37°/h,与校正前相比,分别提升了3倍和10.6倍,验证了该正交误差补偿系统对陀螺仪正交误差的抑制效果,补偿后陀螺仪的零偏稳定性显著提升,陀螺输出更加稳定,为MEMS陀螺仪应用于未来军事及民用领域奠定了基础。     

基于流固耦合理论的长寿命陀螺仪浮子内部流场及温度场分析

为精确计算出陀螺仪内部温度场,有效改善影响陀螺仪精度的温度梯度分布状况,采用了精度更高的流固耦合计算方法,结合FLUENT软件,对卫星等上使用的某型长寿命陀螺仪浮子组件进行了内部流场及温度场计算。结果表明,浮子内部结构形式对高速旋转的电机产生的介质流场有较大影响,合理的结构设计有利于降低电机功耗;陀螺仪浮子表面存在最大温差为0.52℃的温度梯度,其所产生的液流力矩会对陀螺仪精度产生一定影响;浮子表面温度分布表现出一定的对称性和规律性。计算结果为下一步旨在减小温度梯度、提高陀螺仪精度的精密分区温控提供了数据基础。     

硅微机械谐振式陀螺仪

介绍了硅微机械谐振式陀螺仪的工作原理，给出了硅微机械谐振式陀螺仪的动力学方程详尽推导。针对此方程进行仿真研究，对结构设计参数进行了估计。研究表明，硅微机械谐振式陀螺仪是一种很有发展前途的新型陀螺仪。     

基于双环单轴光纤陀螺仪的3位置寻北方法

光纤陀螺寻北仪的寻北精度与光纤陀螺仪的精度及其在单位置处的采样时间长度直接相关。针对传统单环单轴光纤陀螺4位置寻北方法的寻北精度受限于光纤陀螺仪精度和单位置采样时间的问题,提出了一种采用双环单轴光纤陀螺仪的3位置寻北方案。首先设计了一种双环单轴光纤陀螺仪。其次,基于双环单轴光纤陀螺仪,提出了一种旋转0、90、180的三位置寻北方法,推导出了航向表达式。最后,对所提方法进行了实验验证。实验结果表明,在相同单次寻北时间下,相比传统的单环单轴光纤陀螺仪4位置和2个正交放置的单环单轴光纤陀螺仪2位置寻北方法,采用所提出的方法,寻北精度分别提高了40.74%和21.95%,具有明显的精度和成本优势。     

多环谐振微陀螺结构参数对性能的影响分析

多环谐振微陀螺是一种全对称平面结构的MEMS陀螺仪,具有体积小、功耗低、可批量制造、抗冲击性强等优点,是目前最具发展前景的MEMS陀螺仪之一。围绕多环谐振微陀螺的结构及其优化设计展开研究,深入分析了多环谐振微陀螺的结构机理和关键性能参数,搭建了一套通用的有限元计算平台,仿真分析了结构参数对其关键性能的影响。仿真结果表明,谐振环宽度和谐振子半径是影响多环谐振微陀螺性能的主要参数,通过减小环宽度和增加谐振子半径可以有效地提高陀螺性能;多环谐振微陀螺热弹性阻尼可以用Zener热弹性阻尼理论近似;多环谐振微陀螺角度增益大小不受结构参数的约束,约为0.4。其仿真分析结果可以为设计高品质多环谐振微机械陀螺提供一定的参考。     

基于陀螺仪输出误差观测的冗余INS标定方法

冗余惯导系统陀螺仪由于确定性误差及随机误差的干扰,影响系统精度,且冗余惯导系统陀螺仪的标定过程中存在部分误差不可观测的问题。针对冗余惯导系统,设计了一种基于陀螺仪输出误差观测的标定方法。采用改进的经验模态分解算法对陀螺仪信号进行降噪处理,降低随机误差的干扰。改进冗余配置下的量测方程,以冗余陀螺仪输出误差为观测量,对陀螺仪的常值误差、标度因数及安装误差进行标定。基于四面体配置的MEMS静基座导航试验结果表明,所提出的方法与传统的零空间扩增标定方法相比,系统1 min时定位精度由70.32 m提升至24.27 m,航向角误差由22.49′提升至6.39′,验证了所提出的标定方法的有效性。     

太空环境压力变化对液浮陀螺性能的影响分析

对太空气压变化影响液浮陀螺性能的机理进行了理论分析,然后利用有限元分析法对陀螺仪在压力变化时浮子产生的变形进行了计算.明确了压力变化对陀螺仪结构件变形的影响程度,并从几个对陀螺仪漂移产生影响的主要方面进行了深度分析,得知压力变化导致浮子的结构变形是陀螺仪性能变化的主要因素,其中框架的变形引起的陀螺漂移达0.3((°)·h-1),g.最后通过对某型陀螺仪进行压力变化试验,验证了分析结果的正确性.此外还对陀螺仪进行了封闭波纹管的实验.得出结论:采用相对厚实的结构,刚度较大、稳定性好的材料可大大提高陀螺仪对环境的适应性,另外还可以给陀螺仪装上对外界环境的密封隔离装置.     

硅微型两自由度振动轮式陀螺仪的研究

本文详细介绍了一种利用微电子加工工艺制作的硅微型两自由度振动轮式陀螺仪的新结构 ,分析了该种陀螺仪的工作原理 ,推导了陀螺仪动力学方程 ,并讨论了梳状谐振器的工作机理和陀螺仪模拟力反馈的闭环控制方案 ;目前已制作完成了该型陀螺仪的原理样机     

宇航级液浮陀螺仪装配的污染控制

宇航级液浮陀螺仪的特点是长寿命、高精度和高可靠性。以三浮陀螺仪为代表的机械陀螺是目前我国精度最高、应用最广、在轨可靠性最高的宇航级陀螺仪。在装配过程中,控制污染风险和保证装配洁净度直接关系液浮陀螺仪的寿命、可靠性和精度指标。通过对宇航级液浮陀螺仪装配污染控制的分析和研究,确定了装配过程中的污染源类型及传播途径,制定了相应的污染控制策略,建立了监控机制。必要时依据陀螺仪成品率及测试数据、污染监测数据分析,对污染控制措施的有效性进行评定,及时采取纠正措施。通过不断完善装配污染控制,保证了宇航级液浮陀螺仪装配洁净度,从而确保产品的长寿命和高可靠性。     

硅微机械陀螺仪的新进展及其方案分析

介绍了国外硅微机械陀螺仪的新进展，综述了梳状驱动振动陀螺仪、压电棒式振动陀螺仪、电磁驱动音叉陀螺仪、振环陀螺仪、静电悬浮转于陀螺仗和微机械加速度计陀螺仪的结构、原理及性能。关键词     

热流体力学及其应用

热流体力学是一门涉及传热学、流体力学和热力学的交叉学科,并把重点放在讨论热过程对流体流动的影响。它由5部分组成:①热阻力。在某些情况下热阻力的存在对通道中的流体流量和换热系数有重大影响。借助于热阻力系数的定义和分析表达式,不仅可以预示单相通道流中的压力降,而且能用简便的方法预示气-液两相通道流中的压力降和临界热流。②热绕流。运用“虚质量源”和“热偶极子”的概念,对热绕流现象进行了分析和数值研究。它可在热除尘、粒子样品收集和热设备中流量分配等方面获得广泛的应用。③热驱动。不仅在重力场中,而且在如离心力场、表面张力场和电磁力场中也存在着热驱动流。着重讨论了流体运动的起因及其带来的后果,它包括环境污染、传热强化和同位素分离系数的提高等,④热不稳定性。重点讨论了热不稳定性的物理机理。用各种动力学方法所得到的流动不稳定性的临界准则对材料加工、热减阻、水源热污染等都是十分重要的。⑤热优化。研究了基于熵产生最小(热力学第二定律)为目标函数的流动和传热过程的优化。探讨了在一定条件下热力学第一定律效率和第二定律效率的内在联系。     

热流体力学及其应用

热流体力学是一门涉及传热学、流体力学和热力学的交叉学科,并把重点放在讨论热过程对流体流动的影响。它由5部分组成:①热阻力。在某些情况下热阻力的存在对通道中的流体流量和换热系数有重大影响。借助于热阻力系数的定义和分析表达式,不仅可以预示单相通道流中的压力降,而且能用简便的方法预示气-液两相通道流中的压力降和临界热流。②热绕流。运用“虚质量源”和“热偶极子”的概念,对热绕流现象进行了分析和数值研究。它可在热除尘、粒子样品收集和热设备中流量分配等方面获得广泛的应用。③热驱动。不仅在重力场中,而且在如离心力场、表面张力场和电磁力场中也存在着热驱动流。着重讨论了流体运动的起因及其带来的后果,它包括环境污染、传热强化和同位素分离系数的提高等,④热不稳定性。重点讨论了热不稳定性的物理机理。用各种动力学方法所得到的流动不稳定性的临界准则对材料加工、热减阻、水源热污染等都是十分重要的。⑤热优化。研究了基于熵产生最小(热力学第二定律)为目标函数的流动和传热过程的优化。探讨了在一定条件下热力学第一定律效率和第二定律效率的内在联系。      

壳体谐振陀螺仪的动力学分析

一、前言壳体谐振陀螺仪是从音叉式振动陀螺仪发展形成的非转子速率陀螺仪。其主要部件是金属或石英制成的圆柱形或半球形薄壁壳体,在电磁激励作用下产生带四个节点的稳态拍振动。当基座绕输入轴转动时,由于哥氏惯性力影响,拍振动的节点沿壳壁产生微小偏移,偏移角度与基座角速度成正比,偏移方向与壳体转动方向相反。这种陀螺仪无转动部件,结构简单且稳定可靠,已发展成为可用于捷联式惯导的一种低成本新型陀螺仪。根据美国DELCO公司的报导,半球谐振陀螺仪HRG(见图1)的常值漂移     

《热弹性学》

热弹性学是研究热对弹性固体的形变和应力影响的一门学科。最近三十年来,热弹性学有了很大发展,它的基本理论业已确立,且成功地解决了许多工程上的问题。由李灏和颜汉洪编译,湖北教育出版社出版的《热弹性学》一书即将出版,就要和读者见面了本书主要根据H. Parkus的《热弹性学》和J. L. Nowinski的《热弹性学的理论与应用》两专著,编译介绍了热弹性学的基本理论和应用。全书包括线性理论、二维问题、     

长寿命、低功耗、低噪声液浮陀螺仪技术分析

根据我国目前液浮陀螺仪的应用特点，结合已应用于型号的单自由液浮陀螺仪产品，对研究并设计新型长寿命、低噪声、低功耗液浮陀螺仪的各种关键因素做了较为详细的分析，通过分析提出设计该型陀螺仪采取的方法。     

液浮陀螺仪框架结构刚度特性的研究

本文用有限元数值计算方法对引起液浮陀螺仪 b2 项漂移的陀螺仪框架结构 X、Y方向的刚度特性进行了分析 ,给出了三类框架模型在不同载荷作用下所表现出来的柔度特性 ,并对陀螺仪框架进行了结构优化 ,其结果为陀螺仪的改进设计提供了重要的参考依据     

半球谐振陀螺仪随机误差分析

为了研究半球谐振陀螺仪的随机误差特性,评定陀螺仪的静态精度,测试了陀螺仪处于静态工作条件下的零漂数据,对陀螺仪的输出的噪声功率谱进行了分析,最后用Allan方差分析方法得出了半球谐振陀螺仪随机误差系数.根据功率谱密度分析的结果与Allan方差分析的结果,分析了不同时期的半球谐振陀螺的噪声源特性.表明Allan方差可以评定半球谐振陀螺仪的噪声水平,指出了新研制的半球谐振陀螺仪的随机噪声明显小于以前的陀螺仪的噪声,精度有了大幅度的提高.     

典型热防护壁板结构的热模态分析

气动加热产生的热环境会使结构动力学参数发生显著变化,影响结构的承载能力和强度极限,因此结构的热模态分析是评估结构动态力学环境适应性的重要手段。结构热模态分析有两种手段:数值分析和热模态试验。而目前对高温及高温梯度下的结构热模态分析研究较少。本文针对典型热防护壁板结构,研究了气流加热的高温热环境模拟方法以及结构热模态试验和分析方法;获得了不同温度及温度梯度条件下典型热防护壁板结构的振型、固有频率,分析了结构振动特性的变化规律;通过数值模拟与试验对比,发现温度梯度因素对结构动力学参数具有显著的影响。进一步研究温度及温度梯度对结构动力学参数的影响,对热载荷下的结构设计具有指导意义。     

基于小波分析与LSSVM的陀螺仪随机漂移建模

为了提高陀螺仪的使用精度,以陀螺仪随机漂移时间序列为研究对象,建立了基于小波分析和最小二乘支持向量机（LSSVM）的陀螺仪随机漂移模型。陀螺仪作为高精度敏感器件,其随机漂移信号具有非线性、弱平稳性等特点,难以补偿。为了提高补偿精度,这里采用小波分析对陀螺仪随机漂移信号进行多尺度分解,利用最小二乘支持向量机方法对重构后的近似序列和细节序列建立非线性子模型,最后将各子模型输出融合作为组合模型输出。最后将该算法用于动调陀螺仪的随机漂移建模,实验结果表明基于该组合算法的非线性模型能够有效地反映陀螺仪的随机漂移特性,建模效果明显优于直接采用LSSVM和ANN建立的模型。