[发明专利]杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陀螺仪的谐振子的检测方法，尤其涉及一种杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测系统及方法。

背景技术

杯形波动陀螺是一种新型固体波动陀螺，利用杯形结构中弹性波的惯性效应实现角速动测量。杯形波动陀螺具有固体波动陀螺特有的精度高、能耗小、准备时间短、工作温度范围大、抗电离辐射能力强、抗冲击振动好、使用寿命长等优点，发展和应用前景极为广阔。

杯形波动陀螺的工作原理为：给其谐振子底面相互垂直的四个压电激励电极施加交流电压，由逆压电效应产生的电极振动通过传振结构传递到谐振环，激励出如图1所示的谐振子的驱动模态，由图1可见，谐振子的驱动模态为环向波数为2的驻波，其中波腹点处的振幅最大，波节点处的振幅为零，波腹点连线构成固有刚性轴系；当有轴向角速度输入时，谐振环在哥氏力的作用下产生如图2所示的另一固有刚性轴系的检测模态振动，谐振环检测模态下的振动通过传振结构传递到相互垂直的四个压电敏感电极，由压电效应产生的敏感信号经过电路和软件处理即可得到输入角速度。

然而，在杯形波动陀螺的制造过程中，杯形波动陀螺谐振子的加工误差会导致谐振子的振型偏移和固有频率裂解，这直接影响了杯形波动陀螺的精度及灵敏度。在现有条件下，可以利用激光测振仪对谐振子的振型进行测量，其精度高但是成本高昂，操作不便；也可粘贴压电电极对谐振子的性能进行测试，但如果出现问题，就需要将压电电极重新布置，反复的粘贴压电电极操作复杂且容易对谐振子产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测系统及方法，成本低廉、操作简便、检测精度高且不会对谐振子的性能造成影响。

本发明的技术方案为：

杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测系统，包括谐振子6、转台11、支撑平台10、转台电机1、封闭罩4和两个封闭罩支承座3；

所述谐振子6通过其底部的安装基座固连在所述转台11上，所述转台11设置于所述支撑平台10上；所述转台电机1用于驱动所述转台11旋转；

所述支撑平台10上两侧各竖直设有一个封闭罩支承座3；

所述封闭罩4通过一矩形杆架设在两个封闭罩支承座3上；所述封闭罩4采用底部设有开口的空心圆柱形结构，封闭罩4通过其底部的开口罩在所述谐振子6上；

所述封闭罩4的罩壁的下部周向设有六个开孔；其中两个开孔设于封闭罩4的下部第一直径的两端，该两个开孔处各布置有一块电磁铁9；

剩余四个开孔中，两个开孔设于封闭罩4的下部与第一直径相垂直的第二直径的两端；另两个开孔设于封闭罩的下部与第一直径夹角为45°的第三直径的两端；所述剩余四个开孔处各布置有一块麦克风芯片5；

所述电磁铁9用于使谐振子6发生共振，激励出驱动模态；

所述麦克风芯片5用于检测谐振子6的波节点与波腹点的振动。

所述两个封闭罩支承座3与支撑平台10分别通过两个高度调整螺钉7连接，所述高度调整螺钉7用于调整封闭罩支承座相对于支撑平台的高度，从而调整封闭罩4的高度；

两个封闭罩支承座3的上端相应位置设有水平通孔，所述矩形杆的两端分别与所述两个水平通孔的内侧形成间隙配合；所述两个水平通孔的外侧各设有一个对中调整螺钉2；所述对中调整螺钉用于推动所述矩形杆水平移动，从而调整封闭罩在两个封闭罩支承座之间的横向位置，使得封闭罩的中心线与谐振子的中心线重合；

所述两个封闭罩支承座的顶部各设有一个紧固螺钉8，防止矩形杆和封闭罩横向移动。

对所述两个电磁铁9中有施加交流电压，交流电压的频率为谐振子的谐振频率，交流电压的有效值为电磁铁的额定工作电压。

所述两块电磁铁9由铁镍合金材料制成。

所述两块电磁铁9的铁芯横截面直径小于2mm。

一种杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测方法，采用上述的杯形波动陀螺杯形谐振子的非接触驱动检测系统；

所述非接触驱动检测方法为：

向两个电磁铁9中施加交流电压，其电压频率为谐振子的谐振频率，电压有效值为电磁铁的额定工作电压；检测各个麦克风芯片5输出的音频信号电压大小，从而确定谐振子的振幅分布情况，即振型。

在检测之前，先松开紧固螺钉8，然后通过对中调整螺钉2调整封闭罩在两个封闭罩支承座之间的横向位置，使得封闭罩的中心线与谐振子的中心线重合，最后拧紧紧固螺钉，固定封闭罩在两个封闭罩支承座连线方向的位置。