CN112595305A - 一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光陀螺技术领域，特别涉及一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，包括：壳体、安装座及抖动轮组件；安装座固定在壳体内；抖动轮组件上端与安装座固定连接，抖动轮组件的下端与壳体固定连接；抖动轮组件连接电源；三轴正交激光陀螺固定在安装座上。本发明提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，相对于常规惯性导航系统中利用三轴频率错开的抖动机构驱动三轴激光陀螺的方案，显著减少了抖动机构的数量；简化了抖动机构的制造工艺，同时显著减少惯性导航系统内部的抖动干扰。

Description

一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构
技术领域
本发明涉及激光陀螺技术领域，特别涉及一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构。
背景技术
激光陀螺具备动态范围宽、比例因子线性度好、启动迅速等一系列优点，是捷联惯性系统的理想器件，广泛应用于航空、航天、航海和陆基等领域。
激光陀螺由于镜片、谐振腔工艺的限制，存在着闭锁现象，采用机械抖动机构可以消除闭锁现象。目前使用的机械抖动机构采用胶接的形式与激光陀螺固定连接，因此一轴激光陀螺由一轴抖动机构驱动。由于惯性导航系统含三轴正交激光陀螺，因此惯性导航系统中含三轴抖动机构。为了削弱三轴抖动机构对陀螺之间的抖动干扰，往往需要同时错开三轴抖动机构频率和提高惯性导航系统刚度。该方案增加了抖动机构制造的复杂性，同时对惯性导航系统刚度提出了较高的要求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构结构复杂和惯性导航系统内部的抖动大的技术问题，提供了一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，包括：壳体、安装座及抖动轮组件；所述安装座固定在所述壳体内；所述抖动轮组件上端与所述安装座固定连接，所述抖动轮组件的下端与所述壳体固定连接；所述抖动轮组件连接电源；所述三轴正交激光陀螺固定在所述安装座上。
进一步的，所述抖动轮组件包括：八辐条抖动轮及压电陶瓷片；所述八辐条抖动轮设置为星状结构；所述八辐条抖动轮的每个辐条的两侧分别固定一组压电陶瓷片；所述八辐条抖动轮的上端固定与所述安装座固定连接，所述八辐条抖动轮的下端与所述壳体固定连接。
进一步的，所述八辐条抖动轮包括：八个支撑杆及八个弧形块；八个所述支撑杆的内端相连形成均匀分布的星状结构；每个所述支撑杆的外端固定一弧形块；八个所述弧形块设置在同一圆环上；每个所述支撑杆的两侧分别固定一组压电陶瓷片，且所述压电陶瓷片设置在两个相邻的所述支撑杆之间的位置。
进一步的，八组所述压电陶瓷片设置在同一圆环上。
进一步的，四个不相邻的所述弧形块上分别开设有一个螺纹孔，通过所述螺纹孔配合螺栓将所述弧形块固定在所述外壳上。
进一步的，另外四个不相邻的所述弧形块上分别开设有一个通孔，通过所述通孔配合螺栓将所述弧形块固定在所述安装座上。
进一步的，每组所述压电陶瓷片包括三个层叠设置的压电陶瓷片，且中间的一片所述压电陶瓷片的极化方向与两侧的两片所述压电陶瓷片的极化方向相反；每组所述压电陶瓷片至外而内包括第一界面、第二界面、第三界面及第四界面，所述第一界面与所述第三界面电性连接并连接电源，所述第二界面与所述第四界面电性连接并接地。
进一步的，所述安装座上端设有三处两两正交的安装面，每个所述安装面上固定一轴激光陀螺。
进一步的，每处所述安装面上设置四个与所述激光陀螺相配合的凸台。
本发明提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构至少具备以下有益效果或优点：
本发明提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，安装座固定在壳体内；抖动轮组件上端与安装座固定连接，抖动轮组件的下端与壳体固定连接；抖动轮组件连接电源；三轴正交激光陀螺固定在安装座上。本发明提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，抖动机构的支撑部件为壳体，抖动机构与壳体之间固定连接；抖动机构的负载为三轴正交激光陀螺，抖动机构不直接与三轴激光陀螺连接，而是通过安装座转接。安装座每个安装面均可安装一轴激光陀螺。因此，当压电陶瓷加载电压时，抖动轮产生扭转变形，通过安装座的转接，可以驱动三轴正交激光陀螺；利用单轴抖动机构同时驱动三轴激光陀螺，相对于常规惯性导航系统中利用三轴频率错开的抖动机构驱动三轴激光陀螺的方案，显著减少了抖动机构的数量；简化了抖动机构的制造工艺，同时显著减少惯性导航系统内部的抖动干扰。
附图说明
图1为本发明实施例提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构结构示意图；
图2为本发明实施例提供的八辐条抖动轮结构示意图；
图3为本发明实施例提供的压电陶瓷片结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-壳体，2-抖动轮组件，21-支撑杆，22-压电陶瓷片，221-第一界面，222-第二界面，223-第三界面，224-第四界面，23-弧形块，24-螺纹孔，25-通孔，3-安装座，4-激光陀螺。
具体实施方式
本发明针对现有技术中存在的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构结构复杂和对惯性导航系统刚度要求高的技术问题，提供了一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1及图2，本发明实施例提供了一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其主要包括：壳体1、安装座3及抖动轮组件2。安装座3固定在壳体1内；抖动轮组件2上端与安装座3固定连接，抖动轮组件2的下端与壳体1固定连接；抖动轮组件2连接电源；三轴正交激光陀螺4固定在安装座3上。
具体的，参见图1及图2，抖动轮组件2包括：八辐条抖动轮及压电陶瓷片22。八辐条抖动轮设置为星状结构；八辐条抖动轮的每个辐条的两侧分别固定一组压电陶瓷片22；八辐条抖动轮的上端固定与安装座3固定连接，八辐条抖动轮的下端与壳体1固定连接。
其中，参见图2，八辐条抖动轮包括：八个支撑杆21及八个弧形块23。八个支撑杆21的内端相连形成均匀分布的星状结构；每个支撑杆21的外端固定一弧形块23；八个弧形块23设置在同一圆环上。每个支撑杆21的两侧分别固定(如粘接固定)一组压电陶瓷片22，共计十六组压电陶瓷片22，且压电陶瓷片22设置在两个相邻的支撑杆21之间的位置。八组压电陶瓷片22设置在同一圆环上，可保证摆动幅度均匀。
本发明提供的一优选方案中，为达到连接的可靠及稳定性，四个不相邻的弧形块23上分别开设有一个螺纹孔24，通过螺纹孔24配合螺栓将弧形块23固定在所述外壳上。另外四个不相邻的弧形块23上分别开设有一个通孔25，通过通孔25配合螺栓将弧形块23固定在安装座3上。
本发明提供的一优选方案中，参见图1及图3，每组压电陶瓷片22包括三个层叠设置的压电陶瓷片22，三叠层压电陶瓷片22按照驱动能力最大的方式进行组合，驱动能力是单片压电陶瓷片22的2.2～2.5倍；且中间的一片压电陶瓷片22的极化方向与两侧的两片压电陶瓷片22的极化方向相反。每组压电陶瓷片22至外而内包括第一界面221、第二界面222、第三界面223及第四界面224，第一界面221与第三界面223电性连接并连接电源，第一界面221与第三界面223为等电位；第二界面222与第四界面224电性连接并接地，第二界面222和第四界面224为等电位；电源为220V交流电。在驱动电压的作用下，十六组三叠层陶瓷片产生压电效应，产生变形；陶瓷片的变形带动八辐条抖动轮的轴线扭转，进行驱动负载抖动。
本发明提供的一优选方案中，参见图1，安装座3上端设有三处两两正交的安装面；每处安装面上设置四个与激光陀螺4相配合的凸台。每个安装面上固定一轴激光陀螺4；实现了安装座3与激光陀螺4的可靠连接。
本发明实施例提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构至少具备以下有益效果或优点：
本发明实施例提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，安装座固定在壳体内；抖动轮组件上端与安装座固定连接，抖动轮组件的下端与壳体固定连接；抖动轮组件连接电源；三轴正交激光陀螺固定在安装座上。本发明实施例提供的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，抖动机构的支撑部件为壳体，抖动机构与壳体之间固定连接；抖动机构的负载为三轴正交激光陀螺，抖动机构不直接与三轴激光陀螺连接，而是通过安装座转接。安装座每个安装面均可安装一轴激光陀螺。因此，当压电陶瓷加载电压时，抖动轮产生扭转变形，通过安装座的转接，可以驱动三轴正交激光陀螺；利用单轴抖动机构同时驱动三轴激光陀螺，相对于常规惯性导航系统中利用三轴频率错开的抖动机构驱动三轴激光陀螺的方案，显著减少了抖动机构的数量；简化了抖动机构的制造工艺，同时显著减少惯性导航系统内部的抖动干扰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，包括：壳体、安装座及抖动轮组件；所述安装座固定在所述壳体内；所述抖动轮组件上端与所述安装座固定连接，所述抖动轮组件的下端与所述壳体固定连接；所述抖动轮组件连接电源；所述三轴正交激光陀螺固定在所述安装座上。
2.根据权利要求1所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，所述抖动轮组件包括：八辐条抖动轮及压电陶瓷片；所述八辐条抖动轮设置为星状结构；所述八辐条抖动轮的每个辐条的两侧分别固定一组压电陶瓷片；所述八辐条抖动轮的上端固定与所述安装座固定连接，所述八辐条抖动轮的下端与所述壳体固定连接。
3.根据权利要求2所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，所述八辐条抖动轮包括：八个支撑杆及八个弧形块；八个所述支撑杆的内端相连形成均匀分布的星状结构；每个所述支撑杆的外端固定一弧形块；八个所述弧形块设置在同一圆环上；每个所述支撑杆的两侧分别固定一组压电陶瓷片，且所述压电陶瓷片设置在两个相邻的所述支撑杆之间的位置。
4.根据权利要求3所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，八组所述压电陶瓷片设置在同一圆环上。
5.根据权利要求3所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，四个不相邻的所述弧形块上分别开设有一个螺纹孔，通过所述螺纹孔配合螺栓将所述弧形块固定在所述外壳上。
6.根据权利要求5所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，另外四个不相邻的所述弧形块上分别开设有一个通孔，通过所述通孔配合螺栓将所述弧形块固定在所述安装座上。
7.根据权利要求2-6任一项所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，每组所述压电陶瓷片包括三个层叠设置的压电陶瓷片，且中间的一片所述压电陶瓷片的极化方向与两侧的两片所述压电陶瓷片的极化方向相反；每组所述压电陶瓷片至外而内包括第一界面、第二界面、第三界面及第四界面，所述第一界面与所述第三界面电性连接并连接电源，所述第二界面与所述第四界面电性连接并接地。
8.根据权利要求7所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，所述安装座上端设有三处两两正交的安装面，每个所述安装面上固定一轴激光陀螺。
9.根据权利要求8所述的驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构，其特征在于，每处所述安装面上设置四个与所述激光陀螺相配合的凸台。
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