一、振动式液体陀螺的一些基本理论（论文文献综述）
胡世昌[1]（2013）在《可调谐栅结构微机械陀螺的研究》文中进行了进一步梳理陀螺是一种实现角速度或角位移测量的传感器,是惯性测量单元（IMU）的重要组成部分。微机械陀螺相对于传统的刚体转子陀螺与光学陀螺而言,具有体积小,低成本,低功耗,可批量生产等特点,成为近几十年的研究热点。其应用领域包括消费电子,汽车工业,导航系统等。栅结构微机械陀螺采用变面积电容结构,其平面内运动模态使其在大气环境下具有较小的阻尼,且其硅玻璃结构使其具有较大的可动质量块,从而具有较小的机械热噪声。传统的栅结构微机械陀螺由于采用变面积电容进行驱动及检测,无法在驱动或检测模态上对陀螺的谐振频率进行调整,驱动与检测模态不能实现完全匹配,导致陀螺的性能不能得到有效的提升；另外,由于加工工艺误差导致的离散性较大,器件性能不一。本论文在传统的栅结构微机械陀螺的基础上,对器件结构与电路进行改进,实现陀螺驱动与检测谐振频率的匹配,使陀螺性能得到优化。主要工作内容以及创新点如下：1)针对传统栅结构微机械陀螺无法对驱动及检测模态的谐振频率进行调整的问题,提出并实现了一种新型的可调谐栅电容结构。该结构中可动电极仍为矩形,而固定电极改为三角形,三角形固定电极的一边与可动电极的长边交叠。当可动电极与固定电极间有一固定直流电压时,此栅电容结构即可产生一等效的静电弹性系数,改变陀螺相应方向上总的弹性系数,从而调整驱动或检测模态的谐振频率使其达到匹配。将三角形固定电极的位置水平翻转可得到符号相反的静电弹性系数。实际加工的陀螺器件样品的测试结果表明,检测模态谐振频率与调谐直流电压呈二次曲线型关系,当调谐电压为15V时,检测模态的谐振频率改变13.5Hz,与理论分析结果基本一致。2)针对MEMS陀螺带宽,已有文献指出,当驱动与检测模态频率差△f较大时,带宽为0.54|△f|,当模态匹配时为fo/2Q,其中fo为器件工作频率,但对于谐振频率差较小但不等于零的情况则没有相关结论。且一般认为,陀螺的灵敏度与带宽是相互制约的两个性能,灵敏度越大,带宽越小。本文通过建立仿真模型进行分析,发现频率差较小时,陀螺带宽与驱动检测模态的谐振频率差关系曲线中存在一个断点,断点外带宽约为0.54|△f|,断点内带宽可明显高于断点外带宽。断点对应的频率差约为fo/Q,断点处的带宽为极大值,约为1.52fo/Q。由于断点处灵敏度比断点外大,可利用该特性优化带宽和灵敏度综合性能。利用具有调谐结构的陀螺器件测试在不同谐振频率差情况下的带宽,验证了上述发现。3)本文设计的调谐电极在对陀螺的驱动与检测模态进行匹配的同时,可用于对陀螺中的耦合进行力平衡反馈。在差分调谐电极上分别施加一具有相同直流及反相交流的电信号,可以同时实现频率匹配与力平衡两种功能。对处于匹配状态下的检测环路进行分析,指出在环路参数选取适当的情况下,检测闭环可以提高陀螺系统输出带宽,且不改变输出的噪声基底。在适当的参数下对系统的性能进行测试,闭环情况下的系统输出带宽为12.5Hz,相对开环情况下的3.5Hz有较大的提高。闭环情况下的噪声等效角速度为8.467°/hr/√Hz,与开环情况下的9.218’/hr/√Hz基本一致。在±500°/s范围内测试系统输出响应，其非线性度为0.0175%,即175ppm。其二次拟合结果中二次项与一次项比例系数为0.395ppm。在检测闭环情况下对系统的输出稳定性进行测试,1小时的最佳测试结果为标准差15.65°/hr, Allan方差2.7。/hr。根据现有文献,此结果是大气环境下工作的MEMS陀螺中测得的最好结果。
罗振兵,夏智勋[2]（2005）在《合成射流技术及其在流动控制中应用的进展》文中提出流动控制是流体技术最主要的研究领域,21世纪的空气动力学将在流动控制领域取得重大突破;合成射流是一种基于旋涡运动的零质量射流,是流动控制领域近10年来最热门活跃的流动主动控制技术.首先介绍了合成射流激励器及激励器的基本类型,并概括了激励器的主要发展方向,即宽频域、高动量、“强壮”的合成射流激励器和微小型激励器.尔后,对合成射流激励器工作原理、合成射流结构以及合成射流独特的流场特征和合成射流技术的特点进行了综述.最后着重对合成射流技术主要和潜在应用,如流动分离及气动力控制、射流矢量控制、增强掺混及加强传热和传质、抑制噪声、微流体控制、飞行控制以及粒子的散布控制、合成射流陀螺仪技术等进行了介绍和综述,同时对其在各应用领域的控制机理进行了归纳总结.
邸荻[3]（2005）在《振动式微机械陀螺的设计与仿真》文中研究说明本论文主要围绕一种无需真空封装,可在大气环境下工作的解耦型微机械振动式陀螺开展,进行了器件的设计和特性研究,为进一步制作器件打下了基础。主要内容如下:1.分析了微机械陀螺的运动特性、静电驱动特性和在大气下的阻尼特性,分析结果表明,可以运用切向静电力驱动质量块振动,法向静电力对器件特性的影响可以忽略;在计算微结构电容时,电容的边缘效应和寄生电容不可忽略;在器件所受阻尼主要为库埃特流阻尼的情况下,阻尼力系数较小。2.对微机械陀螺中存在的机械耦合误差进行了分析,并通过计算指出在现有的工艺条件下,正交误差和寄生振动对微机械陀螺的检测分辨率和灵敏度影响较大且难以消除。3.设计了一种可在大气环境下工作的电容式硅微机械陀螺,进行了性能分析和输出特性仿真。仿真结果表明,在驱动力与驱动轴有微小偏差的情况下,机械耦合引起的误差信号完全把角速度信号湮没。这说明机械耦合误差的存在大大降低了微机械陀螺的精度。4.针对机械耦合误差,提出了一种隔离耦合的三质量块结构,建立了该结构的简化动力学模型。依据这种结构,设计了一种解耦型微陀螺,仿真结果表明,这种结构基本消除了垂直轴间的机械耦合,降低了对工艺精度和检测电路的要求。5.建立了解耦型微陀螺的等效电路模型,初步讨论了这种陀螺的制作工艺和可能出现的问题,为下一步实际制作器件打下了基础。
罗振兵,夏智勋[4]（2004）在《合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术》文中提出流动控制是流体技术最主要的研究领域,21世纪的空气动力学将在流动控制领域取得重大突破。本文首先介绍了流动控制技术的分类以及基于涡运动的流动控制技术的发展,并引出了一种全新的的流动主动控制技术—合成射流技术。尔后,对合成射流激励器的工作原理和激励器的类型、合成射流的结构和流场特征、合成射流技术的特点以及合成射流激励器计算模型和数值计算进展进行了综述;对合成射流技术主要和潜在应用,如流动分离及气动力控制、射流矢量控制、增强掺混及加强传热换传质、抑制噪声、微流体控制、飞行控制以及粒子的散布控制、合成射流陀螺仪技术等进行了综述,并对其在各应用领域的控制机理进行了归纳总结;最后指出了合成射流技术的主要发展方向。
宋宝璋[5]（2010）在《超流体陀螺模型研究及仿真》文中进行了进一步梳理超流体陀螺是基于低温物理技术的新型陀螺,具有高精度特性,但目前仍处于物理原理研究阶段。因此,对超流体陀螺在应用领域的研究有重大的现实意义。论文将对典型的双结构超流体陀螺模型进行研究,并对其改进模型进行探索。论文研究了双结构超流体陀螺方案的基本原理和各部件的工作机理,并导出了解算恒定输入角速度的运动方程及进行了分析。根据双结构超流体陀螺的运动方程建立了陀螺的数学模型,通过仿真证明了双结构超流体陀螺能够检测地球自转角速度的可行性;该模型能够有效解算恒定输入角速度值;调节陀螺的敏感面积和薄膜面积,可进一步提高陀螺的检测精度。为了解决变输入角速度问题和提高超流体陀螺的检测精度和扩大角速度检测范围,论文提出了一种陀螺改进模型。对于变输入问题,论文从理论上对双结构超流体陀螺的检测原理进行分析得出了变输入角速度解算方程。仿真可知,双结构超流体陀螺在一定角速度范围内有效跟踪变输入角速度;在检测精度的扩展方面,论文从理论上对干涉栅结构超流体陀螺原理进行了分析,并重新列写了陀螺运动方程,及对方程解的特性进行了分析;建立了该陀螺的数学模型,仿真可知该陀螺的检测精度比双结构超流体陀螺提高了一个量级,精度可达10 ? 4/h。论文研究的超流体陀螺具有发展成超高精度陀螺仪的潜质,在惯性技术领域具有广阔的应用前景。
祁子泷[6]（2014）在《新型转子式微陀螺球碟转子结构设计》文中研究说明微陀螺在当今社会发挥的作用越来越重要，其自身发展速度突飞猛进，但都存在一定的问题其中，磁悬浮转子微陀螺由于利用涡流效应会产生发热问题，其转子侧向刚度低也限制了其转速的提高；而静电悬浮式陀螺虽然精度很高，但存在加工成本高，静电支撑所需电压过高等缺点针对上述缺点及不足，本文主要从转子结构上进行突破，从而实现结构相对简单，成本低，转速高，精度高的新型陀螺仪本文通过液浮陀螺的基本相关原理提出全新的球碟式转子，利用SolidWorks Ansys Workbench Fluent等软件通过对转子的建模，有限元分析及转子与定子间的摩擦情况，优化尺寸用SolidWorks进行系统建模，初步设计尺寸，考察干涉等问题用Ansys对转子自身进行有限元分析，施加边界条件，分别对转子所受应力，自身产生的应变，及其模态进行分析考察该结构的可行性证明其优越性用Workbench及Fluent，分别考察转子定子间的滚动摩擦以及液体流动所产生的粘滞力，将两者结合分析，得出转子定子的间隙及浮液状况对转子高速转动时产生的摩擦阻力的影响最后结合上述结果优化设计出的转子尺寸制作出结构简单，控制电路简化，方便加工，成本低廉的高精度陀螺仪这将是陀螺发展的一个创新，并且对航空航天，武器，通信产生深远影响
张晓舒[7]（2014）在《转子式微陀螺基于尺寸效应的减阻机理研究》文中研究指明微陀螺在当今社会发挥的作用越来越重要，其自身发展速度突飞猛进，但现有的微陀螺都存在一定的问题。对于现有的悬浮转子式微机械陀螺，磁悬浮转子微陀螺的转子部分会在工作时逐渐发热，因为该种陀螺的转子是利用涡流效应旋转的，由发热问题所导致的转子侧向刚度降低也使得转速难以继续提高；而静电悬浮式陀螺虽然精度很高，但存在加工成本高，静电支撑所需电压过高等缺点。针对上述缺点及不足，本文主要从转子结构上进行突破，从而实现结构相对简单、转速高、精度高的新型陀螺仪。本文通过液浮陀螺的基本相关原理提出全新的具有界面尺寸效应的转子，利用Ansys Workbench、Fluent等软件通过对转子的建模，通过有限元分析得到转子与浮液间的摩擦的规律，得出本课题采用的浮液间隙。首先，用Workbench进行系统建模，初步设计尺寸，用Fluent对转子自身进行有限元分析，施加边界条件，对转子所受粘滞阻力进行分析，确定最佳浮液间隙。然后，用Workbench设计多种形状的图形单元加在转子表面，考察特定图形单元与表面滑移长度之间的关系。将得到的表面滑移长度设置在微机械陀螺模型中，考察界面尺寸效应对转子高速转动时产生的摩擦阻力的影响。最后结合上述结果优化设计出转子的尺寸和具有微纳双重结构的表面形貌，制作出高转速、高精度的液浮转子式微机械陀螺仪。
谢征[8]（2012）在《基于物质波干涉效应的新型低温超流体陀螺关键技术研究》文中进行了进一步梳理4He超流体的交流约瑟夫森效应和物质波干涉技术是低温凝聚态物理学领域取得的前沿研究成果，基于此技术实现超流体陀螺仪是当前世界上新概念陀螺技术研究的一个重要方向，其中，从物理效应研究到形成超流体陀螺仪理论还面临若干关键的问题。本文针对这些问题开展了研究，主要工作包括：开展了超流体物质波干涉仪模型研究与实现超流体陀螺技术的分析。对4He超流体物质波干涉仪的典型基本结构和数学模型进行研究，分析了超流体物质波干涉（Sagnac环路）模块、驱动模块和振动信号输出模块的机理。开展超流体量子干涉仪敏感角速度机理的仿真，通过仿真结果分析了线性、非线性、大动态、小动态情况下输入角速度的影响特点。根据理论和仿真结果总结分析了超流体量子干涉仪实现成为陀螺的四个关键问题：角速度解算、角速度检测范围、稳定驱动和超流体干涉特性的陀螺误差性能分析等。在超流体陀螺角速度检测技术方面，论文研究了两种有效的技术方案：时域分析的薄膜位移增量法；频域分析角速度解算方法。并通过解算效果的对比，优选得出时域分析的薄膜位移增量法能够直接而准确地解算得到角速度值。针对此方法产生的偏值和跳变误差，研究给出了相应的抑制误差处理，使误差水平得到了显著抑制，降低了一个数量级。该角速度检测技术解决了目前超流体干涉陀螺在有角加速度情况下角速度信息提取的问题。论文研究了扩展超流体陀螺量程的问题。首先对超流体干涉仪的角速度检测范围进行了原理研究和仿真分析，总结了量程限制以及影响因素。采用加热补偿方式设计了两种工作点控制方案：幅值锁定法和历程监测法，两种方案均能有效达到扩展角速度检测范围的目的。通过仿真对比了两种方案，结果显示历程监测法综合效果更好。研究进一步提出了避免加热补偿超过超流体上限的限制补偿技术。为扩展监测灵敏度，提出了一种新型的多层多超流回路干涉盘结构，在使用同等面积的情况下，能将超流体陀螺的灵敏度和分辨率提高23个数量级，进一步增强了超流体陀螺在这些方面的优势。对于超流体陀螺的稳定驱动和动态相差补偿，论文开展了超流体热动力学问题分析。以超流体双分量模型及其理论为基础，通过数值模拟超流管路中的非定常热扩散和势差驱动非定常对流，得到了热扩散和势差驱动对流在超流体管路中演变到稳定所需的时间（即响应滞后时间）。分析指出了势差驱动对流是动态响应的主导机理，并根据数值计算结果总结了超流体势差波传播特征和响应滞后时间与音速和管路长度的关系。首次给出了超流体陀螺干涉环路中对动态输入的响应滞后特性，并在分析掌握了热驱动和压差驱动各自优缺点的基础上，设计了一个兼顾两者优势的组合驱动补偿方案。最后，研究建立了一套具有稳定热驱动、相位动态补偿、角速度位移增量提取、滞后校正模块等环节的超流体陀螺性能仿真模型。以该模型为基础开展了陀螺特性的仿真分析，分析了超流体陀螺的误差特性。结果显示，本课题新提出的新型超流体物质波干涉陀螺，在变输入角速度输入情况下的物质波Sagnac干涉信号检测方法、兼顾高灵敏度和大工作范围的超流体陀螺仪方案、超流体陀螺稳定驱动和补偿技术、动态响应滞后及校正等方面的技术方案是有效的。本文基于发展新型超流体陀螺理论研究的需求，对4He超流体物质波干涉陀螺理论和方案进行了深入和系统的研究，为后续超流体陀螺的研究和工程实现提供理论基础和参考。
刘定宇[9]（1979）在《振动式液体陀螺的一些基本理论》文中认为本文讨论了振动式液体陀螺外性能,如液柱的超声振动、阻尼系数测定以及功率;分析了这种陀螺在船舶导航系统中的信号特性.
徐晓强[10]（2010）在《电容式微机械陀螺仪的研究》文中进行了进一步梳理微电子机械系统（MEMS）技术加工的微机械陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、容易批量化生产等优点,当前在许多领域具有非常广阔的应用。而且,电容式微机械陀螺仪是目前微机械传感器研究的重点。本文围绕一种典型的静电驱动电容检测微机械陀螺仪,针对其技术特点,从其结构设计,工艺流程以及性能检测等不同的方面,对其进行了相应的介绍与研究。文章首先介绍了国内外微机械陀螺仪的发展现状,然后介绍了陀螺仪工作的基本理论基础。同时,针对微机械陀螺仪的结构,介绍了静电梳齿驱动原理、电容检测原理的相关理论。然后,对微机械陀螺的动力学特性进行研究,并且采用有限元对其进行模拟,分析其主要几何尺寸对其模态的影响。根据陀螺驱动模态频率和检测模态的频率匹配,优化了其结构尺寸。其次,结合当前先进的MEMS加工技术,从工艺的角度,介绍了微机械陀螺仪在加工过程中涉及到的主要MEMS工艺,并对加工流程和工艺进行研究,设计了MEMS陀螺仪整套加工过程的一般流程。作为生产微机械陀螺仪最核心的内容,芯片的成功设计与加工具有非常重要的意义。最后部分是陀螺仪芯片的测试,在前面章节设计与加工的基础上,对陀螺仪的裸芯片进行测试,包括芯片的合格性测试与性能测试,分析实际产品与理论分析是否一致。验证了陀螺仪设计方案的合理性与可行性。
二、振动式液体陀螺的一些基本理论（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、振动式液体陀螺的一些基本理论（论文提纲范文）
（1）可调谐栅结构微机械陀螺的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 陀螺概述 |
| 1.2. 陀螺仪的分类 |
| 1.2.1. 刚体转子陀螺 |
| 1.2.2. 光学陀螺 |
| 1.2.3. 振动式陀螺 |
| 1.3. 微机械陀螺发展及国内外现状 |
| 1.3.1. 国外发展现状 |
| 1.3.2. 国内发展现状 |
| 1.4. 课题研究内容 |
| 2. 微机械陀螺基础 |
| 2.1. Coriolis效应 |
| 2.2. 陀螺驱动模态响应 |
| 2.3. 陀螺检测模态响应 |
| 2.4. 陀螺器件的工作带宽 |
| 2.5. 电容检测 |
| 2.6. 静电弹性系数与静电吸合 |
| 2.7. 空气阻尼 |
| 2.8. 正交误差与柯氏零偏 |
| 2.9. 小结 |
| 3. 可调谐栅结构微机械陀螺的设计 |
| 3.1. 可调谐式栅结构微机械陀螺的结构 |
| 3.2. 弹性梁结构设计 |
| 3.3. 调谐结构的设计 |
| 3.4. 静电推挽驱动 |
| 3.5. 位移检测 |
| 3.6. 力平衡检测 |
| 3.7. 模态仿真 |
| 3.8. 陀螺的噪声特性分析 |
| 3.9. 小结 |
| 4. 可调谐栅结构微机械陀螺的制作 |
| 4.1. 制作工艺简介 |
| 4.2. 栅结构微机械陀螺的工艺步骤 |
| 4.3. 工艺误差 |
| 4.4. 工艺误差对调谐效果的影响 |
| 4.5. 小结 |
| 5. 陀螺驱动及检测环路的设计 |
| 5.1. 驱动环路的设计 |
| 5.2. 驱动环路分析 |
| 5.3. 驱动环路仿真 |
| 5.4. 驱动环路测试 |
| 5.5. 检测环路设计 |
| 5.6. 环路分析 |
| 5.7. 典型参数下的环路仿真 |
| 5.8. 检测环路的测试 |
| 5.9. 环路对噪声的影响 |
| 5.10. 小结 |
| 6. 可调谐栅结构微机械陀螺的测试 |
| 6.1. 陀螺器件特性测试 |
| 6.1.1. 器件电容及模态频率特性测试 |
| 6.1.2. 位移电容灵敏度测试 |
| 6.1.3. 检测模态调谐能力测试 |
| 6.1.4. 调谐能力温度特性测试 |
| 6.2. 陀螺整体性能测试 |
| 6.2.1. 开环下的耦合及标度因数测试 |
| 6.2.2. 开环带宽测试 |
| 6.2.3. 角速度响应测试 |
| 6.2.4. 噪声测试 |
| 6.2.5. 闭环角速度带宽测试 |
| 6.2.6. 稳定性测试 |
| 6.3. 小结 |
| 7. 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（3）振动式微机械陀螺的设计与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 微机电系统概述 |
| 1.2 硅微机械陀螺简介 |
| 1.3 陀螺性能指标 |
| 1.4 本论文工作内容 |
| 第二章 微机械振动式陀螺基础及耦合理论分析 |
| 2.1 微机械振动式陀螺工作原理 |
| 2.2 微支撑梁模型与计算 |
| 2.3 库埃特流阻尼模型 |
| 2.4 微机械陀螺的驱动和检测 |
| 2.4.1 静电电容驱动模型 |
| 2.4.2 电容检测模型 |
| 2.5 误差理论分析 |
| 2.5.1 微机械陀螺动力学分析 |
| 2.5.2 机械耦合作用 |
| 2.5.3 正交误差及其影响 |
| 2.5.4 寄生振动 |
| 2.5.5 机械热噪声 |
| 第三章 电容式硅微机械陀螺的设计 |
| 3.1 结构设计 |
| 3.2 陀螺性能参数计算 |
| 3.2.1 驱动静电力和敏感电容分析 |
| 3.2.2 阻尼系数分析 |
| 3.3 陀螺输出特性分析 |
| 第四章 解耦型微机械振动式陀螺的设计与仿真 |
| 4.1 隔离耦合结构设计 |
| 4.2 解耦型微机械振动式陀螺的结构设计和性能参数计算 |
| 4.2.1 结构设计 |
| 4.2.2 性能参数计算 |
| 4.3 陀螺角速度敏感特性分析 |
| 第五章 解耦型微陀螺的电学模拟和制作流程 |
| 5.1 解耦型微陀螺的电学模拟 |
| 5.1.1 微机械陀螺驱动模态和检测模态等效电路模型 |
| 5.1.2 微机械陀螺等效电路模型模拟 |
| 5.2 解耦型微陀螺的制作流程 |
| 第六章 全文总结与未来工作展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）超流体陀螺模型研究及仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 图表清单 |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 陀螺的种类及发展概况 |
| 1.2.1 常规陀螺的发展概况 |
| 1.2.2 新型陀螺的发展概况 |
| 1.3 超流体陀螺的研究现状及应用前景 |
| 1.3.1 超流体陀螺的研究现状 |
| 1.3.2 超流体陀螺的优势与应用前景 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第二章 双结构超流体陀螺工作原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超流体的物理机理与物理特性 |
| 2.2.1 玻色-爱因斯坦凝聚与超流体 |
| 2.2.2 萨格纳克效应 |
| 2.2.3 约瑟夫逊效应 |
| 2.3 超流体陀螺的基本原理 |
| 2.4 超流体陀螺的核心机构 |
| 2.4.1 驱动元件 |
| 2.4.2 敏感元件 |
| 2.4.3 检测元件 |
| 2.5 超流体陀螺的扰动结构 |
| 2.6 超流体陀螺的显示机构 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 双结构超流体陀螺的数学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双结构超流体陀螺总体结构数学建模 |
| 3.3 双结构超流体陀螺检测角速度模型 |
| 3.3.1 双结构超流体解算恒定输入角速度模型 |
| 3.3.2 双结构超流体陀螺解算角速度近似模型 |
| 3.4 双结构超流体陀螺的参数选择 |
| 3.4.1 非对称因子的选择 |
| 3.4.2 超流体密度的选择 |
| 3.5 双结构超流体陀螺数学模型的仿真验证与分析 |
| 3.5.1 检测地球自转 |
| 3.5.2 恒定角速度解算 |
| 3.5.3 角速度检测范围 |
| 3.5.4 结构参数对陀螺精度的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 双结构超流体陀螺的改进模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双结构超流体陀螺对变输入角速度的检测建模 |
| 4.2.1 变输入角速度解算原理 |
| 4.2.2 数学模型的建立 |
| 4.3 双结构超流体陀螺变输入角速度解算验证 |
| 4.4 干涉栅结构超流体陀螺建模 |
| 4.4.1 干涉栅结构的提出及原理 |
| 4.4.2 模型建立 |
| 4.4.3 解算角速度 |
| 4.5 干涉栅结构超流体陀螺数学模型验证 |
| 4.5.1 干涉栅结构提高检测精度 |
| 4.5.2 干涉栅结构扩大检测范围 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 论文所做的主要工作 |
| 5.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）新型转子式微陀螺球碟转子结构设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 国内外悬浮式陀螺的研究现状及分析 |
| 1.2.1 微陀螺仪概述 |
| 1.2.2 交流电磁悬浮的相关研究 |
| 1.2.3 静电悬浮的相关研究 |
| 1.2.4 研究的目的和意义 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 新型转子式微陀螺的相关原理 |
| 2.1 液浮式陀螺的基本原理 |
| 2.2 哥氏效应 |
| 2.3 光滑表面转子所受的粘滞阻力 |
| 2.3.1 纳维-斯托克斯方程（NavierStokes equations） |
| 2.3.2 雷诺方程（Reynolds equation） |
| 2.4 模态分析理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型转子建模及有限元分析 |
| 3.1 新型转子式微陀螺整体结构建模 |
| 3.1.1 SolidWorks 软件介绍 |
| 3.1.2 新型转子式微陀螺建模 |
| 3.2 对转子进行应力、应变分析 |
| 3.2.1 Ansys 软件介绍 |
| 3.2.2 转子所受应力情况分析 |
| 3.2.3 对转子进行应变分析 |
| 3.3 新型转子式微陀螺震动模态分析 |
| 3.3.1 ANSYS 模态分析 |
| 3.3.2 陀螺转子固定支撑条件下的模态分析 |
| 3.3.3 模拟陀螺工作中转子的运行条件，进行模态分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 转子定子间隙对摩擦情况的影响 |
| 4.1 滚动摩擦产生的阻力矩 |
| 4.2 分析液体粘滞阻力 |
| 4.2.1 Ansys Fluent 仿真软件 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.2.3 仿真分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）转子式微陀螺基于尺寸效应的减阻机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 国内外悬浮式陀螺的研究现状及分析 |
| 1.2.1 微陀螺概述 |
| 1.2.2 交流电磁悬浮的相关研究 |
| 1.2.3 静电悬浮的相关研究 |
| 1.2.4 超疏材料 |
| 1.3 研究的目的和意义 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 微陀螺的转子减阻的理论 |
| 2.1 液浮式陀螺的基本原理 |
| 2.2 科里奥利效应 |
| 2.3 微陀螺腔内的流场系统 |
| 2.4 光滑表面转子所受的粘滞阻力 |
| 2.4.1 纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations） |
| 2.4.2 雷诺方程（Reynolds equation） |
| 2.4.3 湍动能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光滑表面转子所受的粘滞力分析 |
| 3.1 转子式微陀螺流场建模 |
| 3.1.1 Ansys 软件介绍 |
| 3.1.2 在 Workbench 中建立转子工作环境的几何模型 |
| 3.2 仿真结果 |
| 3.3 以浮液间隙为变量，对所设计工作环境进行整体仿真 |
| 3.3.1 解析计算 |
| 3.3.2 仿真计算 |
| 3.4 研究浮液间隙尺寸与粘滞阻力的对应变化规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 特殊表面尺寸效应在边界条件中的设置方法 |
| 4.1 界面尺寸效应在减阻中的应用 |
| 4.1.1 仿生学中的超疏表面材料 |
| 4.1.2 超疏表面材料的原理 |
| 4.2 微纳双重结构对减阻的作用 |
| 4.3 不同形状的图形单元对减阻的影响 |
| 4.3.1 形状对剪应力的影响 |
| 4.3.2 高度对剪应力的影响 |
| 4.3.3 间隙对剪应力的影响 |
| 4.3.4 直径对剪应力的影响 |
| 4.3.5 圆形单元微纳双重结构与滑移长度的对应关系 |
| 4.4 将界面纳米效应应用于转子表面 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）基于物质波干涉效应的新型低温超流体陀螺关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 氦超流制冷的研究现状 |
| 1.2.2 三种主要类型的超流体陀螺机理及发展现状 |
| 1.2.3 基于超流体物质波干涉敏感角速度原理的技术优势和问题分析 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构 |
| 第二章 超流体的物理本质及约瑟夫森效应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超流体物理本质 |
| 2.2.1 玻色-爱因斯坦凝聚态与超流性 |
| 2.2.2 ~4He 的超流相变 |
| 2.2.3 ~4He 超流体状态的数学描述 |
| 2.3 超流体约瑟夫森效应 |
| 2.3.1 ~4He 超流体的小孔连接 |
| 2.3.2 ~4He 超流体的直流约瑟夫森效应 |
| 2.3.3 ~4He 超流体的交流约瑟夫森效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于超流体物质波干涉仪原理的超流体陀螺实现方案研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ~4HE 超流体物质波干涉仪基本结构及数学模型 |
| 3.2.1 ~4He 超流体物质波干涉仪的基本结构 |
| 3.2.2 ~4He 超流体物质波干涉仪的数学模型 |
| 3.3 陀螺效应的仿真验证 |
| 3.3.1 结构参数的选择与模型的简化 |
| 3.3.2 角速度敏感机理仿真与分析 |
| 3.4 超流体物质波干涉陀螺的实现方案研究 |
| 3.4.1 超流体干涉陀螺仪面临的问题分析 |
| 3.4.2 超流体陀螺实现方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超流体物质波干涉信号中的角速度检测方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变角速度检测问题的描述 |
| 4.3 基于超流体物质波干涉信号的时域分析解算角速度方法研究 |
| 4.3.1 位移增量法 |
| 4.3.2 位移增量法的仿真校验 |
| 4.4 基于超流体物质波干涉信号的频域域分析提取角速度方法研究 |
| 4.4.1 FFT 频率分析法 |
| 4.4.2 FFT 频率分析法的仿真校验 |
| 4.5 改进位移增量时域分析提取角速度的方法 |
| 4.5.1 对跳变误差的处理 |
| 4.5.2 对积分近似误差的处理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 量程与灵敏度扩展方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 角速度检测范围分析 |
| 5.2.1 检测范围的原理分析 |
| 5.2.2 检测范围的仿真分析 |
| 5.3 量程范围扩展方法研究 |
| 5.3.1 幅值锁定量程扩展方法 |
| 5.3.2 历程监测量程扩展方法 |
| 5.3.3 两种方法的对比分析 |
| 5.3.4 限制补偿技术 |
| 5.4 提高超流体陀螺感应灵敏度的新结构 |
| 5.4.1 基本超流体干涉环路结构 |
| 5.4.2 超流体多环路干涉栅结构 |
| 5.4.3 增强干涉效应的超流体多层多环路干涉盘结构 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 超流体陀螺驱动补偿技术的动力学问题分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 超流体热动力学问题的理论基础及微分方程 |
| 6.2.1 超流体热-流动力学（Thermo-Hydrodynamic）基础 |
| 6.2.2 超流体热-流动力学偏微分方程 |
| 6.3 超流体管路中动态热扩散问题数值分析 |
| 6.3.1 非定常热扩散数值计算方法及条件 |
| 6.3.2 直管和环管中超流体动态热扩散的数值分析 |
| 6.3.3 超流体管路动态热扩散特征总结 |
| 6.4 超流体管路中势差驱动动态对流问题数值分析 |
| 6.4.1 超流体非定常对流微分方程分析及其数值计算方法 |
| 6.4.2 圆环管中超流体动态势差驱动对流的数值分析 |
| 6.4.3 超流体管路势差驱动动态对流特征总结 |
| 6.5 超流体陀螺的驱动和相差补偿技术分析 |
| 6.5.1 驱动和相差补偿中动态问题的机理分析 |
| 6.5.2 超流体陀螺采用温差驱动或压差驱动的对比分析 |
| 6.5.3 设计一个综合热驱动和压差驱动优点的驱动补偿原理方案 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 超流体物质波干涉陀螺的基本噪声特性与性能分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 超流体陀螺噪声初步分析 |
| 7.2.1 超流体陀螺主要物理量的误差关系 |
| 7.2.2 噪声源种类与基本特性 |
| 7.3 热噪声抑制方法研究 |
| 7.3.1 热噪声对超流体陀螺影响与抑制方法分析 |
| 7.3.2 热噪声抑制的仿真与分析 |
| 7.4 超流体陀螺方案的滞后特性分析与处理 |
| 7.4.1 超流体陀螺的滞后特性 |
| 7.4.2 考虑滞后环节的超流体陀螺仿真 |
| 7.4.3 对超流体陀螺滞后的校正设计与仿真分析 |
| 7.5 超流体陀螺系统仿真模型性能分析 |
| 7.5.1 超流体陀螺系统仿真模型 |
| 7.5.2 超流体陀螺的灵敏度 |
| 7.5.3 输入角速度动态特性限制 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 本文的主要研究工作与创新 |
| 8.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）电容式微机械陀螺仪的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文工作内容 |
| 第二章 微机械陀螺仪的基础理论 |
| 2.1 科里奥利加速度 |
| 2.2 静电驱动原理 |
| 2.3 电容检测原理 |
| 2.4 拉格朗日方程 |
| 2.5 动力学分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微机械陀螺仪的有限元分析 |
| 3.1 有限元分析与ANSYS简介 |
| 3.1.1 有限元法介绍 |
| 3.1.2 有限元方法分析步骤 |
| 3.2 微机械陀螺仪的模态分析 |
| 3.2.1 模态分析理论 |
| 3.2.2 微机械陀螺仪的结构和工作原理 |
| 3.2.3 微机械陀螺仪的有限元模态分析 |
| 3.3 微机械陀螺仪的结构优化设计 |
| 3.3.1 驱动梁的宽度的变化 |
| 3.3.2 检测梁的宽度的变化 |
| 3.3.3 检测梁的长度的变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微机械陀螺仪的工艺 |
| 4.1 MEMS工艺概述 |
| 4.1.1 衬底材料的选择 |
| 4.1.2 净化和清洗 |
| 4.1.3 光刻 |
| 4.1.4 氧化 |
| 4.1.5 干法刻蚀 |
| 4.1.6 湿法刻蚀 |
| 4.2 微机械陀螺仪的MEMS工艺设计与实现 |
| 4.2.1 准备材料 |
| 4.2.2 硅片的清洗 |
| 4.2.3 氧化 |
| 4.2.4 光刻 |
| 4.2.5 干法刻蚀 |
| 4.2.6 湿法腐蚀 |
| 4.2.7 阳极键合 |
| 4.2.8 硅片背面光刻 |
| 4.2.9 干法刻蚀背面硅 |
| 4.3 工艺讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微机械陀螺仪的测试研究 |
| 5.1 驱动电路的分析 |
| 5.2 检测电路的分析 |
| 5.2.1 难点分析 |
| 5.2.2 微弱信号检测原理 |
| 5.3 裸芯片测试 |
| 5.3.1 测试系统原理分析 |
| 5.3.2 测试系统整体框图 |
| 5.3.3 测试设备与步骤 |
| 5.4 测试结果 |
| 5.5 测试讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间取得的成果 |
四、振动式液体陀螺的一些基本理论（论文参考文献）
- [1]可调谐栅结构微机械陀螺的研究[D]. 胡世昌. 浙江大学, 2013(06)
- [2]合成射流技术及其在流动控制中应用的进展[J]. 罗振兵,夏智勋. 力学进展, 2005(02)
- [3]振动式微机械陀螺的设计与仿真[D]. 邸荻. 国防科学技术大学, 2005(11)
- [4]合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A]. 罗振兵,夏智勋. 第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集, 2004
- [5]超流体陀螺模型研究及仿真[D]. 宋宝璋. 南京航空航天大学, 2010(06)
- [6]新型转子式微陀螺球碟转子结构设计[D]. 祁子泷. 哈尔滨工业大学, 2014(06)
- [7]转子式微陀螺基于尺寸效应的减阻机理研究[D]. 张晓舒. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [8]基于物质波干涉效应的新型低温超流体陀螺关键技术研究[D]. 谢征. 南京航空航天大学, 2012(06)
- [9]振动式液体陀螺的一些基本理论[J]. 刘定宇. 大连海运学院学报, 1979(04)
- [10]电容式微机械陀螺仪的研究[D]. 徐晓强. 北京邮电大学, 2010(03)