从简单模型入手探究陀螺仪在磁场中的减速问题

2019年中国大学生物理学术竞赛中,非铁磁性导体材料制的陀螺仪在磁场中减速问题的研究没有限定任何具体参数,不易根据麦克斯韦方程得到全面统一的答案.本文从无限长导体圆柱模型入手,通过合理的近似,推导得到了陀螺仪转轴与磁场方向垂直和平行两种条件下,电磁阻力矩与磁感应强度、角速度、电导率等参数依赖关系的表达式,进而给出了磁场方向相对陀螺仪转轴任意取向时陀螺仪减速阻尼系数满足的一般关系,并通过量纲分析验证了公式的合理性.实验部分设计引入直流电动机提供驱动转矩,分析测量数据可以证明,基于基本模型得到的电磁阻力矩公式可以较为准确的描述实际的陀螺仪减速过程.     

国外惯性技术新进展述评

本文综合了国外最新发表的文献资料及考察报告，论述了陀螺仪与惯性系统的最新进展，介绍了惯性技术的最新应用领域。最后提出了作者对发展惯性技术的意见。     

微型惯性仪器的展望

本文介绍了惯性仪器的应用前景、技术要求和市场预测。对微型机械陀螺仪和加速度计，作了简要的描述。对微型光学陀螺仪，在工作原理、结构、材料和工艺等方面进行了初步探讨。随着微米／纳米技术的进一步发展，它们将成为光电子集成的微型仪器     

静电陀螺仪实心球转子变形分析

介绍了静电陀螺仪实心球转子的两种典型结构，并利用有限元仿真工具根据工作环境对这两种结构分别进行了离心变形、温度变形、压力变形以及这三种载荷的耦合变形的仿真分析。得出了实心球转子的变形规律及变形量，为转子的设计和静电陀螺的建模提供了重要的参考依据。     

实时小波滤波方法在硅微陀螺仪中的应用研究

采用实时小波滤波技术构建硅微陀螺仪数字化平台，对快速的MaIfat算法选用何种小波基，是否采用软硬阈值处理以及选用何种尺度和采样点数进行深入分析。考虑到滤波效果即陀螺仪输出信号滤波前后A1lan方差改进情况和硬件处理的实时性，通过比较最终选择3尺度16点软闽值db2小波Mallat快速算法。仿真计算和实验结果表明该滤波方法对改善微机械陀螺仪的零偏稳定性有一定的实用价值。     

静电陀螺仪MUM全姿态读取的原理及其误差分析

研究了采用同步解调法实现静电陀螺仪质量不平衡调制(MUM)全姿态读取的原理,讨论了影响读取精度的因素,分析了各电极轴转子位移测量电路比例因子不一致和电极轴不正交造成的读取误差.研究表明,某轴测量通道1%的比例因子偏差将造成约17′的读取姿态误差,电极轴不正交造成的读取误差与不正交的程度约在同一数量级.应用中必须通过建立读取误差补偿模型,并进行实时补偿来提高MUM全姿态读取的精度.     

被中香炉与万向支架

介绍中国古代的被中香炉，其原理后来用于陀螺仪支架和各种要求三个自由度设备的支架。     

基于可控式被动阻尼的静电陀螺仪启动控制系统

静电陀螺仪(ESG)的启动阻尼是一个转子最大惯性主轴与转轴对准的过程。采用直流磁场的可控式被动阻尼方法有效地解决了转子极性倒置问题。中介绍了基于可控式被动阻尼ESG启动控制系统的设计和研制，该系统以浮点DSP芯片TMS320C32为核心电路，具有转子阻尼、极性识别与控制、故障检测、转速测定、恒速控制和RS232通讯等功能。在气浮装置上证实了所研制的系统能有效实现上述功能。     

电流比较仪电桥在静电陀螺转子位移测量中的应用

用耦合电感原理研究了电流比较仪电桥非平衡测量的原理及特性,导出了在不同激励信号(电压或电流)和不同输出信号(电压或电流)情况下电桥测量输出的表达式,并据此提出了现有静电陀螺转子位移测量电路的改进措施.研究表明,采用电流输出模式时,变压器的电感大小对检测结果没有影响,且能消除后续电路输入端寄生电容的影响;电流激励、电流输出模式具有最好的综合性能,但高精度交流恒流源的实现较为困难;电压激励、电流输出模式兼具两者的优点,是比较仪电桥较为理想的工作模式.     

捷联惯性测量组合误差系数的软件补偿法研究

针对捷联惯性测量组合误差的数学模型,提出了惯性组合误差补偿的计算方法,推导了计算过程,得到了陀螺和加速度计误差补偿公式.通过补偿计算,能够得到弹体在采样时间间隔内运动的视速度增量和角增量.该算法能够满足应用的精度要求,对捷联惯性测量系统的误差补偿有一定的有效性和可行性.