本发明专利技术公开了一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，谐振子通过固定工装安装在电动转台上，声波激励器通过产生声波对谐振子施加声波激励以使谐振子受迫振动工作在二阶模态下，功率放大器与声波激励器连接，参考杯体固连在电动转台上且参考杯体位于谐振子的外侧，参考杯体的杯口与谐振子的杯口近似在同一高度，该参考杯体用以对比展示进动效应中谐振子的驻波落后于载体的角度，高速相机用于记录谐振子的进动效应，电动转台、固定工装、参考杯体、谐振子、声波激励器和功率放大器位于透明箱体内，控制及显示系统与电动转台、功率放大器和高速相机连接。本发明专利技术能够形象、直观地展示谐振陀螺的进动效应，并且装置的结构简单，操作方便，易于理解。易于理解。易于理解。
【技术实现步骤摘要】
一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统
[0001]本专利技术涉及惯性传感器件
，更具体地说，特别涉及一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统。
技术介绍
[0002]谐振陀螺是一种基于哥氏效应工作原理的无转子结构惯性级固体波动陀螺仪，相较于激光陀螺仪、光纤陀螺仪、机械转子陀螺仪等，谐振陀螺的物理特性更加稳定，同时具有更高的精度、更高的可靠性、更长的服役寿命以及小型化、集成化等诸多优势，被国内外惯性技术界公认为是可应用于航空、航天、航海、深空探测、无人驾驶等系统中的下一代惯性器件。
[0003]目前，谐振陀螺的核心技术只有美国和法国两个国家所掌握，他们都已经实现谐振陀螺的批产及实际应用，俄罗斯在该领域也拥有深厚的研究基础并在持续发力。但由于技术的封锁，国内在谐振陀螺方面的研究方面仍然属于攻坚克难的阶段，需要更多的专业研究型人才和技术应用型人才投入到谐振陀螺领域，为我国谐振陀螺这一新型惯性器件的突破及打破国外的技术封锁奠定基础。
[0004]谐振陀螺的进动效应是实现其角速度、角度等姿态参数测量的基础，可以简述为通过外界激励，使得谐振子工作在二阶模态，以激发起驻波现象，当谐振子静止不动时，驻波也表现为“静止”状态，如图1(a)所示；而当谐振子及其载体存在敏感轴方向上的旋转时，驻波也会发生转动，如图1(b)所示，并且驻波转动的角度会落后于谐振子及其载体转动的角度，这种现象即进动效应。驻波转动的角度和载体转动的角度成一定的比例关系，根据该比例关系并结合检测谐振子驻波进动的角度即可得到载体外界转动的角度。
[0005]在培养这类专业人才的过程中，谐振陀螺整个知识体系的构建是基础。进动效应是谐振陀螺敏感外界转动的基本原理。但是，由于涉及到对象和原理的独特性，目前还没有合适的装置或系统可以对进动效应进行应用演示，对这部分原理的传授显得尤为生硬，全靠学生自己理解，不够形象具体，难以引起学生对该领域的兴趣。
[0006]因此，本专利技术针对谐振陀螺进动效应这一晦涩难懂、不够直观的知识点，提出了一种用于谐振陀螺进动效应演示的装置及其系统。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，以克服现有技术所存在的缺陷。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，包括透明箱体、电动转台、固定工装、参考杯体、谐振子、声波激励器、功率放大器、高速相机和控制及显示系统，所述谐振子通过固定工装安装在电动转台上，所述声波激励器通过产生声波对谐振子施加声波激励以使谐振子受迫振动工作在二阶模态下，所述功率放大器与声波激励器连接，所述参考杯体固连在
电动转台上且参考杯体位于谐振子的外侧，所述参考杯体的杯口与谐振子的杯口近似在同一高度，该参考杯体用以对比展示进动效应中谐振子的驻波落后于载体的角度，所述高速相机用于记录谐振子的进动效应，所述电动转台、固定工装、参考杯体、谐振子、声波激励器和功率放大器位于透明箱体内，所述控制及显示系统与电动转台、功率放大器和高速相机连接。
[0010]进一步地，所述谐振子为酒杯状。
[0011]进一步地，所述参考杯体的杯口侧壁开有孔隙，所述孔隙用于透过声波激励器产生的声波。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，能够形象、直观地展示谐振陀螺的进动效应，并且装置的结构简单，操作方便，易于理解。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是谐振子处于工作模式的二阶模态振型图，(a)为初始驻波方位，(b)为存在外界转动时驻波的转动示意图。
[0015]图2是本专利技术谐振陀螺进动效应演示装置及系统的结构示意图。
[0016]图中：透明箱体1、电动转台2、固定工装3、参考杯体4、谐振子5、声波激励器6、功率放大器7、高速相机8、控制及显示系统9。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0018]参阅图2所示，本实施例公开了一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，包括透明箱体1、电动转台2、固定工装3、参考杯体4、谐振子5、声波激励器6、功率放大器7、高速相机8和控制及显示系统9，所述谐振子5通过固定工装3安装在电动转台2上，所述声波激励器6通过产生声波对谐振子5施加声波激励以使谐振子5受迫振动工作在二阶模态下，所述功率放大器7与声波激励器6连接，功率放大器7用以控制声波激励器6的输出频率和功率大小，从而控制谐振子的工作模态和振幅大小，所述参考杯体4固连在电动转台2上且参考杯体4位于谐振子5的外侧，所述参考杯体4的杯口与谐振子5的杯口近似在同一高度，该参考杯体4用以对比展示进动效应中谐振子的驻波落后于载体角度，所述高速相机8用于记录谐振子5的进动效应，并可以用作后续实验分析，所述电动转台2、固定工装3、参考杯体4、谐振子5、声波激励器6和功率放大器7位于透明箱体1内，透明箱体1用以隔离外界的干扰，并防止谐振子因操作不当破碎而伤到实验人员，所述控制及显示系统9与电动转台2、功率放大器7和高速相机8连接，以及对实验数据进行处理。
[0019]所述谐振子5为酒杯状，通过固定工装固连在电动转台上，用以敏感二阶振动模
态。
[0020]所述参考杯体4的杯口侧壁开有孔隙，所述孔隙用于透过声波激励器6产生的声波。
[0021]所述电动转台2用来实现谐振子和参考杯体的旋转运动，如谐振子等的起停、指定速度的转动等等。
[0022]本实施例的谐振陀螺进动效应演示装置及系统的操作步骤如下：
[0023](1)用记号笔，在谐振子5和参考杯体4的边缘做标记，以便后面对比和分析谐振子的进动效应。
[0024](2)选择功率放大器7合适的参数，如频率、功率等，并通过声波激励器6对谐振子5施加声波激励，使其受迫振动在二阶工作模态下。
[0025](3)调准高速相机8的焦距，使其能够清楚的记录谐振子5的振型状态，通过控制及显示系统9，可清楚地观察到谐振子5此时的驱动模态。
[0026](4)选择合适的转速，控制电动转台2带动谐振子5及参考杯体4转动，此时，声波激励器6和高速相机8仍处于工作状态，通过控制及显示系统9，可以观察到谐振子5的驻波进动效应，此外，为了后期数据分析以及更进一步分析谐振子的进动效应，并将记录的视频保存在磁盘中。
[0027](5)关闭声波激励器6和高速相机8。
[0028](6)对视频进行处理分析。通过对高速相机8记录的视频进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种谐振陀螺进动效应演示装置及系统，其特征在于：包括透明箱体、电动转台、固定工装、参考杯体、谐振子、声波激励器、功率放大器、高速相机和控制及显示系统，所述谐振子通过固定工装安装在电动转台上，所述声波激励器通过产生声波对谐振子施加声波激励以使谐振子受迫振动工作在二阶模态下，所述功率放大器与声波激励器连接，所述参考杯体固连在电动转台上且参考杯体位于谐振子的外侧，所述参考杯体的杯口与谐振子的杯口近似在同一高度，该参考杯体用以对比展示进动效应中...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘瑶，吴伟，贾勇雷，夏涛，杨开勇，罗晖，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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