一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置，其包括：驱动座；电源装置；两个激励电极，其设于驱动座上；两个X感测电极，其设置于驱动座上且位于两个激励电极之间；两个Y感测电极，两个Y感测电极相对分布地设置于驱动座上且与两个X感测电极的夹角为45°；固定台，其用于安装壳体；壳体的内外表面设置有一层金属层；电容位移转换装置，其用于把X感测电极和Y感测电极与壳体内表面的金属层的电容信号转换为位移信号；以及示波器，其能够把四个位移信号的变化通过李萨如图进行显示。本实用新型专利技术能够标准、精确且高效地确定轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的壳体的固有刚性轴的位置，从而能够大大提高谐振陀螺仪的制造成功率。

A Measuring Device for the Inherent Rigid Axis of Resonant Gyroscope

【技术实现步骤摘要】
一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置
本技术涉及谐振陀螺仪领域，特别涉及一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置。
技术介绍
陀螺仪是一种广泛应用于运动物体姿态测量的传感器，军用和民用方面都有它的身影。从航空航天、制导武器到智能手机、智能机器人，陀螺仪都是不可或缺的重要部件。而固态谐振陀螺仪中属于轴旋转对称结构谐振陀螺仪的半球壳谐振陀螺仪是一种新型的振动陀螺仪，它具有体积小、寿命长、构造简单、稳定性好且测量精度极高等特点，特别是断电后仍能保持一段时间的惯性信息。这些特点和优势使其在航空航天、惯性导航、石油钻探等方面被广泛应用。半球谐振陀螺仪最早在上世纪六十年代由美国公司开始原理研究和研制，七十年代末美国制造出半球谐振陀螺仪样机，引起了国际上的极大关注和兴趣，俄罗斯、英国、法国等国也逐步开始了半球谐振陀螺仪的研制。目前，美国在半球谐振陀螺仪方面的研究已经进入商业模式，而且美国已经将半球谐振陀螺仪用在了他们的太空探索任务中长达数年之久，至今没有出现任何问题。国内对于半球谐振陀螺仪的研究起始于八十年代，经过三十多年的研究也有了一些阶段性的成果。早期中电26所引进俄罗斯技术研发出60mm直径的半球谐振陀螺仪，并掌握了一些核心制造工艺，现在该所研制的更小体积的半球谐振陀螺仪已经成功应用于武器和宇航飞行器中。目前谐振陀螺仪已经发展成熟到一定的阶段，但是其毛坯材料的密度瑕疵和制造工艺上的几何瑕疵依然是不可避免的，特别是密度瑕疵的存在会使轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的壳体产生频率裂解(即原先理想无瑕疵壳体的固有共振频率会因密度瑕疵而裂解成两个与理想固有共振频率有细微差别的极大固有频率和极小固有频率)。这两个不同固有频率所在方位的轴，称为固有刚性轴，而壳体的固有刚性轴的方位与轴旋转对称结构谐振陀螺仪的振动、电极传感器的位置分布、频率裂解的修正等都有密切关系。但是关于半球壳或其他轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的圆柱形、圆环形的壳体的固有刚性轴的测量国内外都鲜有明确的理论与实验量测方法。关于频率裂解的频率差别的调平，国内有利用离子蚀刻技术与近似的公式来估算需要除去的球壳质量，并研究化学处理工艺和离子束调平技术对谐振子主要性能参数与频差优化。其他轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的壳体无论是采用圆柱形还是圆环形，其壳体也是与半球谐振仪的半球壳一样会因密度瑕疵的存在使壳体产生频率裂解，从而存在固有刚性轴。固有刚性轴共有2对，每对包括两个振型相同且相互垂直的固有刚性轴，且两对固有刚性轴之间相差45度，即任意两个相邻的固有刚性轴相差45度。目前仍缺乏严谨的理论分析来确定固有刚性轴的位置，故难以确定在什么位置蚀刻，需去除多少质量才能将频率差值缩小到期望的范围内，从而影响了与半球谐振陀螺仪以及与半球谐振陀螺仪具有类似结构的其他轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的制造成功率。因此，对于同时含有密度瑕疵和阻尼瑕疵的轴旋转对称结构的谐振陀螺仪，如何找到其壳体的固有刚性轴，是亟需解决的技术问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置，其能够标准、精确且高效地确定轴旋转对称结构的谐振陀螺仪的壳体的固有刚性轴的位置，从而大大提高谐振陀螺仪的制造成功率。为实现上述目的，本技术提供了一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置，其中，包括：驱动座；电源装置；两个激励电极，两个该激励电极相对分布地设置于所述驱动座上；两个该激励电极通过所述电源装置提供交流电压和脉冲电压；两个X感测电极，两个该X感测电极相对分布地设置于所述驱动座上；且两个该X感测电极位于两个所述激励电极之间；两个该X感测电极通过所述电源装置提供直流电压；两个Y感测电极，两个该Y感测电极相对分布地设置于所述驱动座上，且两个该Y感测电极所在的直线与两个所述X感测电极所在的直线之间的夹角为45°；两个该Y感测电极通过所述电源装置提供直流电压；固定台，其用于安装谐振陀螺仪的壳体；所述壳体的内外表面均以能够拆卸的方式设置有一层作为极板的金属层；所述驱动座能够相对于该固定台进行转动；当所述壳体安装于该固定台上时，两个所述激励电极位于所述壳体的外面，两个所述X感测电极和两个所述Y感测电极位于所述壳体的里面；电容位移转换装置，两个所述X感测电极和两个所述Y感测电极均与该电容位移转换装置连接；该电容位移转换装置用于把每个所述X感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的电容信号和每个所述Y感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的电容信号转换为位移信号；以及示波器，其与所述电容位移转换装置连接，该示波器把所述电容位移转换装置转换得到的两个所述X感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的位移信号作为李萨如图的X方向的位移输入，并把所述电容位移转换装置转换得到的两个所述Y感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的位移信号作为李萨如图的Y方向的位移输入，从而能够把四个位移信号的变化通过李萨如图进行显示。优选地，上述技术方案中，所述金属层为金属贴层或金属膜。优选地，上述技术方案中，所述电容位移转换装置是型号为PCAP02AE的AMCM测量芯片。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术先通过电源装置对激励电极提供短暂的脉冲电压，使壳体自由振动，从而通过示波器显示的李萨如图来确定固有刚性轴所在方位角度的小区间范围，再在这个区间范围内的各个位置通过电源装置对激励电极提供交流电压，使壳体强迫振动，通过强迫振动时李萨如图形成的长轴与X轴成0度的椭圆来判断含密度瑕疵和阻尼瑕疵的谐振仪的壳体的其中一个固有刚性轴所在方位角度，以得到在前面的区间范围内的固有刚性轴精确角度，再通过任意两个相邻的固有刚性轴相差45度的位置关系，便能找到所有的固有刚性轴的位置。本技术能够严谨、标准、精确和高效的地检测出半球谐振陀螺仪以及与半球谐振陀螺仪具有类似结构的其他轴旋转地称结构的谐振陀螺仪的壳体的固有刚性轴的位置，从而能够大大地提高陀螺仪的制造成功率。附图说明图1是根据本技术谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置的结构示意图；图2是根据本技术谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置的各个电极的分布示意图；图3是根据本技术的壳体安装于固定座上后的结构示意图。图4是根据本技术谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置的检测时简单的流程示意图；图5是根据本技术的示波器在壳体自由振动时得到的李萨如图为近似平行四边形的图形时的示意图；图6是根据本技术的示波器在壳体强迫振动得到的李萨如图的椭圆图形的长轴相对于X轴的倾角不是0度时的示意图；图7是根据本技术的示波器在壳体强迫振动得到的李萨如图的椭圆图形的长轴相对于X轴的倾角是0度时的示意图。主要附图标记说明：1-驱动座，2-PCB板，3-激励电极，4-X感测电极，5-Y感测电极，6-固定台，7-示波器，8-壳体。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置，其特征在于，包括：驱动座；电源装置；两个激励电极，两个该激励电极相对分布地设置于所述驱动座上；两个该激励电极通过所述电源装置提供交流电压和脉冲电压；两个X感测电极，两个该X感测电极相对分布地设置于所述驱动座上；且两个该X感测电极位于两个所述激励电极之间；两个该X感测电极通过所述电源装置提供直流电压；两个Y感测电极，两个该Y感测电极相对分布地设置于所述驱动座上，且两个该Y感测电极所在的直线与两个所述X感测电极所在的直线之间的夹角为45°；两个该Y感测电极通过所述电源装置提供直流电压；固定台，其用于安装谐振陀螺仪的壳体；所述壳体的内外表面均以能够拆卸的方式设置有一层作为极板的金属层；所述驱动座能够相对于该固定台进行转动；当所述壳体安装于该固定台上时，两个所述激励电极位于所述壳体的外面，两个所述X感测电极和两个所述Y感测电极位于所述壳体的里面；电容位移转换装置，两个所述X感测电极和两个所述Y感测电极均与该电容位移转换装置连接；该电容位移转换装置用于把每个所述X感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的电容信号和每个所述Y感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的电容信号转换为位移信号；以及示波器，其与所述电容位移转换装置连接，该示波器把所述电容位移转换装置转换得到的两个所述X感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的位移信号作为李萨如图的X方向的位移输入，并把所述电容位移转换装置转换得到的两个所述Y感测电极与所述壳体的内表面的金属层之间的位移信号作为李萨如图的Y方向的位移输入，从而能够把四个位移信号的变化通过李萨如图进行显示。...

【技术特征摘要】
1.一种谐振陀螺仪固有刚性轴的检测装置，其特征在于，包括：驱动座；电源装置；两个激励电极，两个该激励电极相对分布地设置于所述驱动座上；两个该激励电极通过所述电源装置提供交流电压和脉冲电压；两个X感测电极，两个该X感测电极相对分布地设置于所述驱动座上；且两个该X感测电极位于两个所述激励电极之间；两个该X感测电极通过所述电源装置提供直流电压；两个Y感测电极，两个该Y感测电极相对分布地设置于所述驱动座上，且两个该Y感测电极所在的直线与两个所述X感测电极所在的直线之间的夹角为45°；两个该Y感测电极通过所述电源装置提供直流电压；固定台，其用于安装谐振陀螺仪的壳体；所述壳体的内外表面均以能够拆卸的方式设置有一层作为极板的金属层；所述驱动座能够相对于该固定台进行转动；当所述壳体安装于该固定台上时，两个所述激励电极位于所述壳体的外面，两个所述X感测电极和两个所述Y感测电极位于所述壳体的里面；电容位移转换装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家欧，谭品恒，邓文高，周闯，黄健友，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45