[发明专利]半球谐振子模态轴及品质因数检测装置

说明书

本发明公开了一种半球谐振子模态轴及品质因数检测装置，机电一体化技术领域。所述装置包括电极组件、支撑组件和信号采集装置，所述支撑组件用于支撑所述半球谐振子的中心杆，所述电极组件包括一对激励电极用于给所述半球谐振子加载激励使其振动，所述信号采集装置用于采集所述振动信息，以根据所述振动信息确定半球谐振子模态轴及品质因数。本发明提供的装置无需将半球谐振子装配成陀螺即可实现对半球谐振子模态轴和品质因数的检测，可以根据检测结果确定半球谐振子陀螺仪的装配方案。

技术领域

本发明涉及一种半球谐振子模态轴及品质因数检测装置，属于机电一体化技术领域。

背景技术

在国防武器装备技术体系中，惯性技术是导航定位、制导控制、稳瞄稳像、姿态测量和过载传感等的核心技术。惯性仪表是惯性技术的基础，陀螺仪的技术状态和水平是制约惯性技术研究内容的核心。金属振动陀螺仪是近年发展起来的一种新型固体陀螺仪，其具有结构简单、成本低、性能稳定、体积小、重量轻和可靠性高等特点，越来越受到组合惯导、天线稳定、角速率测量等民用领域和军事领域的重视。

金属半球谐振子是半球谐振陀螺仪的核心敏感部件，谐振子是由低膨胀恒弹合金材料精密加工而成，具有较高的尺寸和振动稳定性。相对于石英半球谐振子，金属半球谐振子的加工相对简单，成品率高，易形成大规模生产，且不需要特殊的设备，现代化的加工中心就能满足这些要求，但由于设备和加工工艺等误差因素，实际的谐振子和理想的对称形状总存在一些偏差，其直接表现为四波腹工作模态频率分裂，模态轴沿谐振子径向固定，反映到陀螺仪的输出中为一个慢变的正弦噪声漂移。一般的，加工完成的谐振子其频差都不满足使用要求，需要通过调谐减小谐振子的频差，而模态轴位置的确定是谐振子调谐的关键步骤，谐振子在装配成陀螺仪之前需要进行调谐，而在模态轴位置未知的情况下进行调谐会增加调谐步骤，延长调谐时间，目前仅能将谐振子装配成陀螺仪后，通过输出信号确定其模态轴位置，调谐难度大，实现困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种半球谐振子模态轴及品质因数检测装置，通过设置支撑组件支撑半球谐振子的中心杆，通过设置激励电极使半球谐振子振动，通过信号采集装置采集半球谐振子的振动信号，从而根据所述振动信号确定半球谐振子模态轴及品质因数，该方法无需将半球谐振子装配成陀螺仪即可实现对半球谐振子模态轴和品质因数的检测，可以根据检测结果确定半球谐振陀螺仪的装配方案。

本发明的技术解决方案为：

一种半球谐振子模态轴及品质因数检测装置，其特征在于，包括电极组件、支撑组件和信号采集装置，所述支撑组件用于支撑所述半球谐振子的中心杆，所述电极组件包括一对激励电极用于给所述半球谐振子加载激励使其振动，所述信号采集装置用于采集所述振动信息，以根据所述振动信息确定半球谐振子模态轴及品质因数。

在一可选实施例中，所述激励电极具有弧形面，一对所述激励电极的弧形面共球面。

在一可选实施例中，所述信号采集装置包括激光传感器，用于测量所述半球谐振子的振动位移。

在一可选实施例中，所述电极组件还包括一对第一检测电极和一对第二检测电极，所述第一检测电极和第二检测电极用于检测所述半球谐振子不同角度的振动信息，所述信号采集装置包括示波器，用于采集所述第一检测电极和第二检测电极检测到的振动信息。

在一可选实施例中，所述激励电极的电极轴与所述第一检测电极的电极轴夹角为90°，与所述第二检测电极的电极轴夹角为45°。

在一可选实施例中，所述第一检测电极和第二检测电极均具有弧形面，且所述第一检测电极、第二检测电极及激励电极的弧形面共球面。

在一可选实施例中，所述电极组件还包括屏蔽壳体，所述屏蔽壳体包括筒状主体结构及设置在所述筒状主体结构外表面的多片屏蔽叶片，所述的电极环绕所述筒状主体结构设置，且相邻两个所述电极之间设有所述屏蔽叶片，用于屏蔽相邻的两个所述电极之间的耦合。