压电型振动陀螺仪—压电陀螺

　　第 0 期 压 电 型 振 动 陀 螺 仪 ⋯一压 电 陀 螺 近野正 ( 日 石卷专修大学理工 学部 ) 一、 前 言 最近，人 们把压 电振动 陀螺 仪 简 称 为 “ 压 电陀螺 或 “ 超声 波陀螺 当给振动着的物体施加旋转角速度时， 在 与其 振动方 向成直 角的方 向上 产 生 哥 氏 力，压电 陀螺就是 利用这一 力 学 现 象， 并 将其作 为角度传感器来使 用 的。人 们 还把 这一原理 用于音叉、音 片和 吊钟等弹性 振动 体，进行了大 量的开发研究，但没有提供 广 泛 的应 用 。 压电陀螺，没有传统的机械转子速率陀 螺的轴 承磨 损，所 以，寿 命长、而且起动时 间短 、耗电少 、廉 价，可 达到 中等精 度的性 能。 因此已在无人搬运车 、港湾浪 高检测、 水平孔弯 曲检测和客机的偏航阻尼器等方 面 应 用。特剐是最近 ， 在汽车G PS ( 全球定位系 统) 导航系统 中补充使 用压 电陀螺独立行驶 系统的实用化， 已成为人们 的话题 ，并迅速 地引起 了人 们的注意 。 此外，非振动的高精度环形激光陀螺， 部 分 已达到实用，但价格 昂贵。光纤陀螺的 开 发研 究也相当活跃。 本文概述压电 陀螺 的原理及其基本等效 电路和 有多种耦 合时 的等 效电路， 明确了压 电陀螺的设计和特性分析，可作为电路的问 题近似地处理 。另外 ， 给 出了各 种 结构 图 例，最后介绍已实用化的典型的特性例，以 供参 考。 。 53 二 、工 作愿理与基本等效 电路 振动 陀螺 的原理 已众 所 周 知， 严格地 讲，它 是个非线性系 统， 但可以近 似地线性 化，表示成等效电路。 也就是说 ，在 方 向 振动质量为 m的质点，当其 以旋 转角速度 围绕惯 性坐标 系 ( O一 质 点关于旋转坐标系 ( O- xyz ) 的 运动方 程 式 可 由下式 给 出； ， } F + 2m m = 一2州 立 +) 的2轴旋转时 ． + (啊 妇 ( r o d y ～研臼x ) + O ) (1 ) 式 中第一项是 外 力 ( F _F 0 ) ，第 二项为 哥氏力 I} 第三项 为离心 力；第四项为 随时间变化而产生 的力。 由于驱 动频率 。远 大于 妇，所 以，第三 、第 四项通常被省 略。 在弹性 振动体 陀螺 的场台，式 ( I ) 左 边的 用等效机械阻抗 、 i 和 y 为正交位移速度， 即下式 成为其近 似 的运 动方程式 ： 置换， 式中的 ( 2 F +2m Q F 。 一 G ， 、 y {F f{ Q F ￥ 十G s ( 2 ) 该式可 用图 1 中实线所示 的等 效机 械电路来 表示 在 图 I 中，假定i = ， + y(c~m。 一s。 ／ i co) ，ri、Ⅲ， 和 s． 分别表示 i 方 ，那么 2， = r 王大 春译 自： 日本音 响学 会志 l 98日 46(5)pp 402 -- 408吕志清校 维普资讯