半球谐振陀螺仪技术 航海导航技术系列丛书 国防工业出版社 当当书籍
定 价:168 元
半球谐振陀螺仪是一种极具竞争优势的新型惯性元件,近年来,以半球谐振陀螺仪为代表的谐振陀螺仪以其出众的精度和SWaP性能,被视为一种颠覆性的技术突破,在工程应用方面具有广泛的前景。目前,谐振陀螺仪已成为航海惯性导航领域的又一个研究热点。
本书系统地论述了半球谐振陀螺仪的原理、结构设计、半球谐振子的超精密制造、调平、装配、电子线路及测试技术。
本书可供从事半球谐振陀螺仪研究、设计的工程技术人员及相关院校师生参考。
前 言 航海惯性导航技术是现代舰船导航的重要组成部分,对于舰艇的航行和任务执行具有重要意义。该技术是一种基于陀螺仪和加速度计的自主导航,而且利用陀螺仪测量地球的角速度、加速度计测量舰艇的加速度,结合航行时间、舰艇尺寸和形状等参数,计算得出舰艇的位置、速度和姿态等信息。 随着科学的进步,航海惯性导航系统也在不断发展。陀螺仪技术从转子到光学再到科里奥利效应,惯性系统从平台到捷联再到混合模式,误差控制技术从动量矩调制到旋转调制再到振型调制,每一次惯性技术新原理、新概念的提出都会引起一场 改变游戏规则 的技术冲击,并推动惯性导航技术发展与产品升级。可以预计,随着新一代半球谐振陀螺仪高精度、高可靠性、小体积、良好的使用维护特性等优势的逐步展现,航海惯性导航系统将迎来新一轮的技术突破与产品迭代。 谐振陀螺最早在 20 世纪中叶形成样机,而其工程化受限于成本高、工艺复杂等原因,并未获得较广范围的应用。但是,其独特的工作原理及巧妙的设计思路吸引了广大科研人员的研究兴趣。近年来,随着陀螺原理研究的深入、制造技术的不断创新与突破,再结合当今装备及信息电子技术的发展,谐振陀螺终于迎来了发展的春天。 我国对基于谐振陀螺仪的研究起步虽晚,但奋起直追,已取得了一系列阶段性成果,随着对该种陀螺的研究工作逐步进入 深水区,关于科里奥利振动陀螺仪的基本理论原理研究和本源设计变得愈加重要。 全书共 8 章。第 1 章介绍了谐振陀螺仪及系统的概述及其发展概况,由赵小明编写;第 2 章介绍了半球谐振陀螺仪的基本原理、数学模型以及误差分析,由赵小明、赵丙权、蒋效雄编写;第 3 章讨论了半球谐振陀螺仪的设计技术,由蒋效雄、赵丙权、高山编写;第 4 章阐述了半球谐振陀螺仪的核心零件 谐振子的超精密制造技术,其中包括磨削、抛光、化学处理、镀膜等分项技术,由韦路锋、韩鹏宇、冯小波、王妍妍、李金波等编写;第 5 章讨论了谐振陀螺仪的调平技术,由于得川、田纪遨、王妍妍、许晨阳编写;第 6 章介绍了谐振陀螺仪的装配技术,由姜丽丽、崔云涛、刘仁龙编写;第 7 章讨论了谐振陀螺仪的电子线路技术,由丛正、张悦、贾廷悦、来琦、史炯、王泽涛、雷立铭、田欣然、王宝琛、孙文超、徐睿东、李镇宁等编写;第 8 章介绍了谐振陀螺仪的测试技术,由张海峰、李世杨、高方旭编写;全书由蒋效雄和赵丙权统稿。另外,高方旭参与了本书部分内容的校对工作,在此对各位同事的支持与帮助深表感谢。 衷心感谢向本书提供技术信息、提出宝贵意见和建议的各位专家。 编著者2024 年 12 月
目录
第 1 章 绪论
1.1 谐振陀螺仪概述
1.2 谐振陀螺仪的发展概况
第 2 章 半球谐振陀螺仪的基本原理
2.1 谐振陀螺仪的工作原理
2.2 谐振陀螺仪的工作模式
2.3 谐振陀螺仪振动数学模型
2.3.1 基于基希霍夫 - 李雅夫(Kirchhoff-Love)假设的半球谐振子动力学模型
2.3.2 半球谐振陀螺仪二阶振动等效模型
2.3.3 半球谐振子动力学方程
第 3 章 半球谐振陀螺结构设计
3.1 半球谐振陀螺仪的结构方案
3.2 半球谐振子结构设计
3.2.1 半球谐振子的结构形式
3.2.2 不同结构形式的半球谐振子动力学特性
3.2.3 半球谐振子结构参数设计
第 4 章 半球谐振陀螺谐振子超精密制造
4.1 半球谐振陀螺对谐振子制造的要求
4.2 谐振陀螺仪谐振子精密磨削
4.2.1 轨迹成型法
4.2.2 超声辅助磨削
4.2.3 球面展成法磨削
4.3 谐振陀螺仪谐振子抛光
4.3.1 离子束抛光
4.3.2 激光抛光
4.3.3 液体射流抛光
4.3.4 弹性发射机加工
4.3.5 离子体腐蚀加工
4.3.6 磁流变抛光
4.3.7 气囊抛光
4.3.8 电流变抛光
4.4 半球谐振子表面化学处理
4.4.1 表面化学腐蚀
4.4.2 表面化学清洗
4.5 谐振子低损耗镀膜
4.5.1 半球谐振子镀膜方法
4.5.2 半球谐振子镀 Z 膜的性能
4.5.3 半球谐振子镀膜工艺
第 5 章 谐振陀螺调平技术
5.1 概述
5.2 谐振陀螺质量调平技术
5.2.1 四次谐波 / 频率解耦调平理论
5.2.2 一~三次谐波调平原理
5.3 谐振陀螺阻尼调平技术
5.3.1 谐振陀螺阻尼不均的产生机理
5.3.2 阻尼调平原理及思想
5.3.3 阻尼调平方法
5.4 谐振陀螺刚度修调
5.4.1 刚度不均修调
5.4.2 静电刚度调平
5.5 离子束刻蚀调平技术
5.5.1 离子束刻蚀原理
5.5.2 采用离子束对半球谐振子进行频率修调
5.6 化学腐蚀调平技术
5.7 激光去重调平技术
5.7.1 激光调平的原理
5.7.2 激光去重调平的发展
第 6 章 半球谐振陀螺精密装配技术
6.1 陀螺仪零件精密装配
6.1.1 粘接机械强度和抗热性
6.1.2 陀螺部件的粘接特性
6.1.3 粘接部位的老化
6.2 谐振子间隙测量
6.2.1 间隙一致性对陀螺的影响
6.2.2 间隙测量方法
6.3 真空处理及封装
6.3.1 真空技术基础
6.3.2 谐振陀螺的真空技术指标
6.3.3 真空封装工艺
第 7 章 半球谐振陀螺电子线路技术
7.1 驱动与检测技术
7.1.1 激励系统
7.1.2 静电驱动技术
7.1.3 微振动检测电路
7.1.4 低纹波高压电源
7.1.5 电路非线性补偿技术
7.2 回路控制技术
7.2.1 全角模式控制技术
7.2.2 角度追踪控制技术
7.2.3 行波追踪控制技术
7.3 分时复用控制线路
7.3.1 分时复用方案设计
7.3.2 间断信号参数辨识技术
7.3.3 分时驱动效率修正技术
7.4 误差抑制技术
7.4.1 通道误差解耦标校技术
7.4.2 非线性误差校准技术
7.4.3 周向零偏补偿技术
7.4.4 电极剩余场补偿技术
7.5 自补偿与自校准技术
7.5.1 旋转调制自补偿技术
7.5.2 周向零偏自补偿技术
7.5.3 载波辨识误差自校准技术
7.5.4 施力标度自校准技术
7.5.5 模态翻转自校准技术
第 8 章 谐振陀螺仪的测试
8.1 半球谐振陀螺测试评价体系
8.1.1 测试评价体系建立基础
8.1.2 半球谐振陀螺误差模型
8.1.3 半球谐振陀螺参数性能评价体系建立
8.2 陀螺仪自动化测试系统
8.3 半球谐振陀螺参数自动化测试软件
参考文献