悬臂梁陀螺仪机械性能优化及系统实现.docx

第20卷第9期2012年9月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.20No.9Sep.2012

文章编号1004-924X(2012)09-2051-09

悬臂梁陀螺仪机械性能优化及系统实现

刘宇1*,段耀宇1,刘利1,潘英俊2

(1.重庆邮电大学光电工程学院，重庆400065;

2.重庆大学光电工程学院，重庆400044)

摘要：为了提高悬臂梁振动陀螺仪在惯性测量系统中的测量精度，改进了悬臂梁振动陀螺仪的敏感结构，开发了基于该陀螺仪的测量系统，研究了改进悬臂梁陀螺仪的结构特性、温度特性、零位漂移和线性度。首先，根据悬臂梁振动陀螺仪的工作原理分析了影响其测量精度的原因。针对原有悬臂梁振动陀螺仪压电片耦合结构的不足提出了一种新的压电片耦合结构。接着，结合50、60、100mm悬臂梁和ANSYS软件对改进结构进行了建模仿真，证明了新结构的工程可行性。最后，基于改进结构制作了陀螺仪样机，并进行了相关的测试实验。仿真实验和样机实验表明，改进后的陀螺仪灵敏度平均提高了8.73%,25℃时的零位漂移平均下降了30.5%,温度漂移平均降低了10%,证明了新结构陀螺仪在工程应用中的可行性。

关键词：悬臂梁陀螺仪；机械性能；镶嵌式耦合；惯性测量

中图分类号：TH825文献标识码：Adoi:10.3788/OPE2051

Mechanicalperformanceoptimizationandsystemimplementationofcantileverbeamgyroscope

LIUYu1*,DUANYao-yu1,LIULi1,PANYing-jun2

(1.DepartmentofOptoelectronicsEngineering,ChongqingUniversityof

PostsandTelecommunications,Chongqing400065,China;

2.DepartmentofOptoelectronicEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

*Correspondingauthor,E-mail:liuyu.cqupt@

Abstract:Toimprovethemeasurementaccuracyofacantilevervibrationgyroscopeinaninertialmeasurementsystem,thesensitivestructureofthecantilevervibrationgyroscopewasmodifiedandameasurementsystemwasdevelopedbasedonthegyroscope.Thestructuralandtemperaturecharac-teristicsoftheimprovedgyroscopewereanalyzedandthezerodriftandlinearitywereresearchedindetail.Firstly,thereasonsthataffectthegyroscopemeasurementaccuracywereanalyzedbaseontheworkingprincipleofthecantilevervibrationgyroscope.Accordingtotheinsignificanceofthepiezoe-lectricfilmcouplingstructureoftheoriginalcantilevervibrationgyroscope,anewpiezoelectricfilmcouplingstructurewasproposed.Then,thenews