[发明专利]一种用于机抖激光陀螺的抖动耗散消振装置

说明书

本发明涉及一种用于机抖激光陀螺的抖动耗散消振装置，属惯性导航、制导及控制领域。本发明利用振动能量耗散原理，将机抖激光陀螺机械抖动机构传递到安装壳体和安装基座的能量通过一端固定，另一端自由的抖动耗散辐条以动能的形式耗散，同时，将抖动耗散辐条镶嵌在大阻尼粘弹性阻尼材料中，以提高耗散效率和降低噪音。本发明利用抖动耗散辐条和阻尼耗散缓冲垫，可以有效地减小机抖激光陀螺机械抖动对安装壳体和安装基座的振动能量传递并减小噪音，在保证机抖激光陀螺精度的同时，降低机抖激光陀螺惯性导航系统中机抖激光陀螺互相之间的共振耦合效应，提高由机抖激光陀螺组成的捷联惯性导航系统的导航精度。

技术领域

本发明涉及一种用于机抖激光陀螺的抖动耗散消振装置，属惯性导航、制导及控制领域。

背景技术

机抖激光陀螺是一种精度高、体积小、动态范围宽、稳定性好、抗冲击振动能力强的惯性空间角速率测量装置，已经广泛应用于军事及民用商业领域，包括航空、航天、航海及陆地的姿态测量、定位定向、轨道、桥梁、堤坝检测等系统中。为了克服激光陀螺自身固有的锁区效应，机抖激光陀螺使用机械抖动偏频法，在激光陀螺微晶玻璃光学谐振腔的内孔壁粘贴机械抖动装置，带动激光陀螺光学谐振腔做周期性的往复抖动，使激光陀螺的输入角速率快速通过锁区，从而消除闭锁效应带来的误差。

文献1为国防科技大学应用物理系汤建勋等在《激光杂志》2000年第21卷第2期上发表的论文《机械抖动激光陀螺抖动机构的设计》，研究了机械抖动激光陀螺抖动机构的设计方法，并设计了一种实用的抖动机构。该机构的体积，刚性，谐振频率，灵敏度，热膨胀，偏频量及偏频稳定性等方面都符合机械抖动偏频的要求。但是该文献并没有从减小机械抖动激光陀螺抖动机构的抖动对安装基座传递能量的角度去考虑和设计，因此需要进一步完善。

文献2为美国专利US4349183，Thomas M.Wirt,,et al.“Spring for a ringlaser gyro dither mechanism”，介绍了一种改进的用于机抖激光陀螺抖动机构的抖动辐条组件，每个抖动辐条由四个压电陶瓷片驱动，减小了抖动辐条的横截面积和惯性矩，增强了抖动辐条与抖动机构外缘径向连接点处的抗弯曲性能。通过改进的抖动驱动机构三弹簧隔振系统，将传递到激光陀螺的抖动扭矩与传递到环形配重的抖动扭矩相抵消，从而尽可能地减少了传递到安装壳体上的振动能量。但是该发明的结构复杂，三弹簧隔振系统的加工与装配工艺难度大，难以精确保证同轴安装，而且体积和重量较大，不利于激光陀螺的小型化、轻量化设计。

文献3为美国专利US4115004,Thomas J.Hutchings,et al.“CounterbalancedOscillating Ring Laser Gyro”，介绍了一种在机抖激光陀螺的机械抖动机构内部安装反向抖动配重装置以抵消因激光陀螺光学谐振腔抖动对安装壳体影响的方法。该方法可以提高激光陀螺的安装稳定性，减小机械抖动机构对安装环境中其它振动敏感装置的影响。但是该专利提出的反向抖动配重装置的结构复杂，而且该结构的谐振频率品质因数低，难以起振，抗干扰能力弱。在机抖激光陀螺惯性导航系统中，至少需要在三个自由度方向上安装机抖激光陀螺，并且安装在同一个安装基座上，对于品质因数低的机械抖动机构，机抖激光陀螺惯性导航系统装配体会发生共振耦合效应，使机械抖动机构功能失效，进而影响机抖激光陀螺惯性导航系统的输出精度。

发明内容

本发明的目的是充分利用现有机抖激光陀螺成熟的机械抖动机构，灵活运用能量耗散理论，在不改变现有机抖激光陀螺机械抖动机构总体安装方式及控制方法的基础上，降低机抖激光陀螺机械抖动对安装壳体和安装基座的振动传递，减小由机抖激光陀螺组成的捷联惯性导航系统中三个(或三个以上)机抖激光陀螺互相之间的共振耦合效应，从而提高由机抖激光陀螺组成的捷联惯性导航系统的导航精度。该方案基于原有的机抖激光陀螺机械抖动机构，仅需做简单的加工即可，易于实施，效果明显。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：