陀螺罗经引入阻尼.ppt

* * 静电陀螺概述 框架陀螺：精度追求、三浮 结构复杂，成本高昂 静电陀螺(Electrostatic Gyro)：较彻底的支承革新 球形转子; 电极球腔 静电悬浮; 超高真空 静电陀螺优点： 精度高，真正的自由转子 结构简单，可靠性高 应用：战略武器、火箭 缺点：工艺复杂 发展概况 发展阶段 1952年提出 1970s初期0.01（0/h） 1970s中期0.0001（0/h） 1970s末期进入实用 1995年0.00001（0/h） 04年斯坦福大学10-11（0/h） 主要研制机构： 1950s后期，美国Honeywell和Autonetics开始研制 从 1960s 末到 1980s，法国、英国、前苏联、中国也相继展开静电陀螺的研制 结构组成：总述 球形转子 陶瓷球腔 凹形球面电极 高电压/小间隙/强电场/悬浮/控制回路稳定 驱动线圈：转子起旋 定中线圈：转子轴对准 钛离子泵：抽真空 光电传感 ：读取角度 结构组成：球形转子 两种类型：空心球和实心球 材料：铍（密度小、刚度大） 制造工艺： 空心球：两个薄壁半球配合而成 外径：38~50mm 壁厚：0.4~0.5mm 赤道处加厚 实心球：钽丝嵌入铍棒 让质心偏离球心 两种类型比较： 直径、静电支承力 变形、转速 结构组成：壳体、电极、驱动与定中 壳体：两块陶瓷碗密封连接 电极：碗内壁制成球面电极 内壁研磨，电镀，切割 切割方案：正六、正八面体 平板电极 板间电场强度 板间电容 电场能量 将 W 对 d 求导，得到静电引力公式 球面电极 每块微小面积可看作和平板情形相同 所以合力 支承原理：从平板到球面电极 支承原理：两种球面电极引力公式 对于正六面体电极的每块 静电引力的方向，如图 对于正八面体电极的每块 静电引力的方向，如图 支承原理：稳定性的保证 以正六面体为例，设转子沿 AB 轴朝 A 偏离Δx 两边引力的变化会进一步把转子吸到 A 的一边 必须改变两边静电引力变化，才能抑制转子的位移。 基本思路：测量位移Δx，改变两端电压 UA，UB 支承原理：位移导致电极电容改变 转子位移 Δx：通过测量电极和转子之间电容改变量 转子位于中心时，两个电极和转子间的电容均为 转子向 A 电极移动Δx，两个电极和转子的间距分别变为 dA = d0 -Δx dB = d0 +Δx 电容 类似地 电容改变量 ΔC 和位移 Δx 成正比，用敏感电桥可以测出 支承原理：位置反馈回路 △U = kC·△C = k·△x UA = U0 - k·△x UB = U0 + k·△x 转子受到的合力 支承弹簧，K支承刚度 支承原理：承载能力 静电陀螺承载能力(Suspension Capability)：根据 UA = U0 - △U UB = U0 + △U 当△U=U0 时，UA= 0，FA= 0，UB = 2U0，最大支承力： 所以又可写成 Fm = 4F0 静电陀螺的承载能力 角度读取概述 角度读取 壳体相对转子极轴的转角 读取范围分类 小角度、大角度 读取方式分类 光电法、质量不平衡调制法(Imbalanced Mass Modulation) *