本发明专利技术公开了一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，包括基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统、压电振梁陀螺系统。金属梁四个面的上下部分贴有两类压电片：覆盖整条梁的A类型和覆盖梁一半尺寸的B类型。梁末端附加一质量块，可变的质量块大小用以调节梁的频率，并且当给梁四个面的A型压电片通直流电压时，可使梁仅受轴向的拉力或压力，从而也可调节梁的频率。本发明专利技术通过调节作用在压电片A的电压大小或通过调节梁末端质量块的大小从而调节梁的频率，使得金属梁的频率与外力作用频率接近或相同从而产生更强的共振行为，使得梁的振动幅值增大，从而使压电振动陀螺仪获得更好的灵敏度。
An experimental device of adaptive frequency modulation piezoelectric gyroscope
【技术实现步骤摘要】
一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置
本专利技术涉及惯性传感器领域，具体涉及一种可检测被测量物体旋转角速度的自适应调频压电陀螺仪实验装置。
技术介绍
惯性传感器一直是惯性导航技术内一项十分重要关键技术单元。陀螺仪和加速度计是惯性系统的核心仪表，其技术指标直接影响惯性导航系统整体性能，由于陀螺仪研制难度相对更大，所以陀螺仪表技术一直是惯性技术的重要标志并受到各国的格外重视。作为惯性传感器的重要组成部分，振动陀螺仪是利用高频振动的质量在被基座带动旋转时所产生的哥氏效应来敏感角运动。根据一些学者利用压电驱动检测原理制作而成的振动陀螺仪为基础，所述自适应调频压电陀螺仪装置仅靠旋转产生的科氏力使得敏感方向产生振动，从而测出角速度。为了提高惯性传感器的灵敏度，有必要提出一种新的技术方案来提高结构振动幅值，从而使得被测量的信号进一步被放大，提高传感器的检测灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前振动陀螺仪检测原理灵敏度不高等缺陷，提出一种基于科氏效应原理自适应调频的压电陀螺实验装置，它具有两种调频方式而且结构简单，调频器件可根据实际需要来灵活调整。本专利技术采用以下技术方案：一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，主要由基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统、压电振梁陀螺系统组成。具体结构和连接方式为：所述旋转驱动系统包括支撑板I、电机、轴承I，其中电机通过螺栓固定于支撑板I上，轴承I通过定位螺栓固定于支撑板I内部。所述旋转传递系统包括光轴、轴连接件，轴连接件通过螺栓固定于轴右侧末端。所述可调节滑板包括支撑板II、旋转滑环，轴承II其中旋转滑环通过螺栓固定于支撑板II上，轴承II通过定位螺栓固定于支撑板II内部。所述压电振梁陀螺系统包括横截面为正方形的金属梁、梁连接件、金属质量块、压电片，其中梁上每个面均贴有两种压电片，末端通过螺栓固连一大小、质量均可调的金属质量块。与传统压电陀螺仪不同的是，本专利技术所诉金属梁四个面的上下部分贴有两类压电片：覆盖整条梁的A类型和覆盖梁一半尺寸的B类型。梁末端附加一质量块，可变的质量块大小用以调节梁的频率，并且当给梁四个面的A型压电片通直流电压时，可使梁仅受轴向的拉力或压力，从而也可调节梁的频率。给竖直方向上梁的两个表面的压电片B通交流电压，当金属梁受外力驱动旋转时，梁的横向则会受到科氏力的作用，将会在横向产生弯曲振动，贴在梁横向表面的两个压电片B根据压电效应会产生电压，通过检验此电压进而检测出角速度的大小。本专利技术通过调节作用在压电片A的电压大小或通过调节梁末端质量块的大小从而调节梁的频率，使得金属梁的频率与外力作用频率接近或相同从而产生更强的共振行为，使得梁的振的振动幅值增大，从而使压电振动陀螺仪获得更好的灵敏度。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。附图中：图1为本专利技术所述的自适应调频压电陀螺仪的实验装置的总体示意图；图2为本专利技术所诉的旋转驱动系统示意图；图3为本专利技术所述的旋转传递系统示意图；图4为本专利技术所诉的可调节滑板示意图；图5为本专利技术所诉的压电陀螺梁系统示意图I。图6为本专利技术所诉的压电陀螺梁系统示意图II。图中标记为：1-基座，2-支撑板I,3-电机，4-齿轮I，5-轴承I，6-光轴，7-齿轮II，8-支撑板II，9-旋转滑环，10-轴承II，11-轴连接件，12-梁连接件，13-压电片A1，14-压电片B1，15-压电片A3，16-压电片B3，17-压电片A4，18-压电片B4，19-压电片A2，20-压电片B2，21-金属质量块，22-金属梁。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步描述：如图1至6所示，本专利技术所述的一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，主要包括基座(1)、电机(3)、旋转滑环(9)、光轴(6)、压电片A1(13)、压电片A2(19)、压电片A3(15)、压电片A4(17)、压电片B1(14)、压电片B2(20)、压电片B3(16)、压电片B4(18)，金属梁(22)。所述旋转驱动系统包括支撑板I(2)、电机(3)、轴承I(5)，齿轮I(4)其中电机(3)通过螺栓固定于支撑板I(2)上，轴承I(5)通过定位螺栓固定于支撑板I(2)内部，齿轮I(4)通过矩形花键与电机(3)主轴连接。所述旋转传递系统包括光轴(6)、轴连接件(11)、齿轮II(7)，轴连接件(11)通过螺栓固定于光轴(6)右侧末端，齿轮II(7)通过矩形花键与光轴(6)连接。所述可调节滑板包括支撑板II(8)、旋转滑环(9)、轴承II(10)，其中旋转滑环(9)通过螺栓固定于支撑板II(8)，轴承II(10)通过定位螺栓固定于支撑板II(10)内部。所述压电陀螺梁系统包括横截面为正方形的金属梁(22)、梁连接件(12)、金属质量块(21)、压电片A1(13)、压电片A2(19)、压电片A3(15)、压电片A4(17)、压电片B1(14)、压电片B2(20)、压电片B3(16)、压电片B4(18)，将梁的四个面纵向分为面积相等的两部分，一部分贴A型压电片，另一部分贴B型压电片，其中压电片A1(13)、压电片A2(19)分别贴于梁竖直方向上的两个表面，压电片A3(15)、压电片A4(17)分别贴于梁横向方向上的两个表面，压电片B1(14)、压电片B2(20)分别贴于梁竖直方向上的两个表面，压电片B3(16)、压电片B4(18)分别贴于梁横向方向上的两个表面，末端金属质量块(21)通过螺栓固定与梁右侧末端。该实验装置首先给压电片B1(14)和压电片B2(20)连接交流电压，给压电片A1(13)，压电片A2(19)，压电片A3(15)，压电片A4(17)通直流电压，其中压电片A1(13)、压电片A2(19)通相同的直流电压这样梁的上下表面会发生反方向弯曲，从而产生只有轴向的拉力或压力，同理压电片A3(15)、压电片A4(17)通相同的直流电压也会使梁受轴向的拉力或压力，所以通过调节直流电压的大小从而改变梁的频率以达到实现与外力作用频率大小相近或相同的目的，同时本专利技术也可通过调节金属质量块的大小来改变金属梁的频率，以使得金属梁的频率与外力作用频率接近或相同从而产生共振，使得振幅增大，从而使陀螺梁实验装置获得更好的信号品质。所述旋转驱动系统通过螺栓固定于基座(1)上，其在基座的位置可以通过滑槽来调整。所述可调节滑板通过螺栓固定于基座(1)上，其位置同样也可通过滑槽调整。所述旋转传递系统通过光轴(6)与左端轴承I(5)与右端轴承II(10)连接。所述压电陀螺梁系统通过左端的梁连接件(12)与光轴(6)右端的轴连接件(11)通过螺栓连接。该自适应调频压电陀螺实验装置将采用沿着梁长度方向的x轴，以及垂直于x轴分别在梁横向的y轴和z轴，其中绕x轴选择的角速度是需要检测的，给压电片B1(14)和压电片B2(20)接上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，其特征在于：由基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统和压电振梁陀螺系统组成；/n所述旋转驱动系统包括支撑板I(2)、电机(3)、轴承I(5)，齿轮I(4)其中电机(3)通过螺栓固定于支撑板I(2)上，轴承I(5)通过定位螺栓固定于支撑板I(2)内部，齿轮I(4)通过矩形花键与电机(3)主轴连接；/n所述旋转传递系统包括光轴(6)、轴连接件(11)、齿轮II(7)，轴连接件(11)通过螺栓固定于光轴(6)右侧末端，齿轮II(7)通过矩形花键与光轴(6)连接；/n所述可调节滑板包括支撑板II(8)、旋转滑环(9)、轴承II(10)，其中旋转滑环(9)通过螺栓固定于支撑板II(8)，轴承II(10)通过定位螺栓固定于支撑板II(10)内部；/n所述压电陀螺梁系统包括横截面为正方形的金属梁(22)、梁连接件(12)、金属质量块(21)、压电片A1(13)、压电片A2(19)、压电片A3(15)、压电片A4(17)、压电片B1(14)、压电片B2(20)、压电片B3(16)、压电片B4(18)，将梁的四个面纵向分为面积相等的两部分，一部分贴A型压电片，另一部分贴B型压电片，其中压电片A1(13)、压电片A2(19)分别贴于梁竖直方向上的两个表面，压电片A3(15)、压电片A4(17)分别贴于梁横向方向上的两个表面，压电片B1(14)、压电片B2(20)分别贴于梁竖直方向上的两个表面，压电片B3(16)、压电片B4(18)分别贴于梁横向方向上的两个表面，末端金属质量块(21)通过螺栓固定与梁右侧。/n...
【技术特征摘要】
1.一种自适应调频压电陀螺仪的实验装置，其特征在于：由基座、旋转驱动系统、可调节滑板、旋转传递系统和压电振梁陀螺系统组成；
所述旋转驱动系统包括支撑板I(2)、电机(3)、轴承I(5)，齿轮I(4)其中电机(3)通过螺栓固定于支撑板I(2)上，轴承I(5)通过定位螺栓固定于支撑板I(2)内部，齿轮I(4)通过矩形花键与电机(3)主轴连接；
所述旋转传递系统包括光轴(6)、轴连接件(11)、齿轮II(7)，轴连接件(11)通过螺栓固定于光轴(6)右侧末端，齿轮II(7)通过矩形花键与光轴(6)连接；
所述可调节滑板包括支撑板II(8)、旋转滑环(9)、轴承II(10)，其中旋转滑环(9)通过螺栓固定于支撑板II(8)，轴承II(10)通过定位螺栓固定于支撑板II(10)内部；
所述压电陀螺梁系统包括横截面为正方形的金属梁(22)、梁连接件(12)、金属质量块(21)、压电片A1(13)、压电片A2(19)、压电片A3(15)、压电片A4(17)、压电片B1(14)、压电片B2(20)、压电片B3(16)、压电片B4(18)，将梁的四个面纵向分为面积相等的两部分，一部分贴A型压电片，另一部分贴B...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨继厚，李伟，杨晓东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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