文档介绍：2019/10/271第三章振动陀螺仪简介2019/10/272振动陀螺仪杯形振子振动陀螺仪半球谐振陀螺仪(HRG)固态角速率传感器(START)叉形振子振动陀螺仪石英速率传感器(QRS)微机械石英晶体转叉陀螺仪微硅转叉陀螺仪压电晶体振动陀螺仪双轴速率传感器(DART)多功能传感器2019/10/273§:QuartzRateSensor,QRS在音叉振动陀螺和压电晶体陀螺仪基础上逐渐发展出现的一种小型固态惯性器件。主要工作部分是石英音叉以及激励电路和测量电路。,长度大约几毫米的石英晶体制成。2019/10/274§,从而使音叉以某一固定频率作等幅振动。当音叉旋转时,由于哥氏惯性力,从而激发出垂直于原振动平面的感生振动。感生振动的振幅与转动的角速度成正比,感生振动通过石英的压电效应再产生一个压电信号,通过测量该压电信号即可测量转动的角速度。2019/10/275§,可使敏感电极信号越大。但振幅过大,超过材料的机械强度时出现非线性,直接影响标度因数。驱动振幅应该在允许的范围内选取较大值,同时必须保持恒幅。为此,驱动电流保持恒定,对保持稳定输出非常重要。驱动振动和敏感振动是在谐振频率附近工作的,振幅的大小直接与频率有关。驱动振动频率在谐振频率附近稳定,对稳定输出同等重要。谐振频率与音叉的横截面尺寸、石英切型以及电极位置、电极面积都有关。因此,设计音叉尺寸和电极结构至关重要。输出不仅对匀角速度能够响应,而且对于简谐旋转角速度也能响应。简谐旋转和谐振驱动振动同时作用在音叉上,哥氏力的频率与二者的和(差)频相关。2019/10/276§(1)石英音叉的基本结构主要部件就是石英音叉,其结构虽然较为简单,但电极的结构、几何尺寸等设计方案多种多样。设计时首先考虑石英晶片的切型。既要充分利用石英晶体的压电常数,以获得最大的灵敏度,又要有效利用切型的频率温度特性,以保证工作温度范围内能有稳定输出。2019/10/277§(1)石英音叉的基本结构几何尺寸也是要考虑的问题。几何尺寸(晶片的长度、宽度、厚度)决定了音叉振动的频率特性。音叉的弯曲振动模式决定了它工作在低频区,已见报道的石英音叉工作频率在10-40kHz。最复杂的问题是它的电极设计,包括电极结构、电极位置、电极面积、电极引线布局等等。二结构与性能2019/10/278§(2)驱动与检测电路电路并不复杂。对驱动电路的主要要求是能激励石英音叉作恒频等幅振动。由于陀螺的输出信号直接正比于音叉源振动的振幅,因此,对电路的电流稳定性要求极高。对检测电路的基本要求是有足够的灵敏度和信噪比。经放大、滤波后,在基准频率上同步解调后输出。多数集成电路是双极性电路,有时还采用数字跟踪滤波器对出现在通带中被检波的次级谐波加以抑制,以提高基频信号信噪比。二结构与性能2019/10/279§(2)驱动与检测电路二结构与性能滤波放大器滤波放大器放大器放大器AMPAGCAGCREF驱动音叉传感器音叉2019/10/2710§(2)驱动与检测电路二结构与性能