一种直接输出频率谐振式陀螺研究系统

摘要

本发明公开了一种直接输出频率谐振式陀螺研究系统，主要应用于直接输出频率谐振式陀螺的理论与实验研究，包括磁致伸缩作动器、谐振子、信号激励单元、信号检测单元。信号激励单元根据谐振式陀螺质量块在科氏力作用下的力学特征产生正弦波驱动信号作用于磁致伸缩作动器，令其在轴向方向上施加交变的正弦力，并作用于谐振子的可动端，谐振子的固有谐振频率随之改变，从而实现了直接输出频率谐振式陀螺的原理和功能验证，可通过改变驱动单元的输出信号来模拟陀螺在不同结构模型、不同角速率输入、不同谐振子的工作特性，并且可通过输入非线性驱动信号来获得陀螺在非线性信号输入时的非线性动态特征，为陀螺的非线性研究提供有效的研究方法和实验平台。

主权项

一种直接输出频率谐振式陀螺研究系统，其特征在于：包括信号激励单元(1)、磁致伸缩作动器(2)、谐振子(3)、信号检测单元(4)和底座(5)；信号激励单元(1)包括微控制单元(11)、信号发生器(12)、功率放大器(13)；谐振子(3)包括谐振音叉(31)、连接杆(32)、拉力弹簧(33)、支撑架(34)；信号检测单元(4)包括示波器(41)、频谱仪(42)、计算机(43)；信号激励单元(1)根据实验目的，由微控制器(11)生成目标信号至信号发生器(12)，该目标信号为正弦驱动信号或者瞬变激励信号，经信号发生器(12)输出对应的模拟信号，然后经过功率放大器(13)输出可驱动磁致伸缩作动器(2)的功率信号；信号激励单元(1)产生的驱动信号输入至磁致伸缩作动器(2)的激励线圈，同时给偏置线圈加载一定的偏置电流，产生偏置磁场，在激励磁场和偏置磁场共同作用下，磁致伸缩棒产生与驱动信号对应的形变，从而带动连接杆(32)运动，从而作用于谐振子(3)的可动端；谐振音叉(3)在外力作用下，其固有谐振频率随着外作用力的改变而改变，磁致伸缩作动器(2)、谐振子(3)固定在底座(5)，并保持磁致伸缩作动器(2)的中心轴与谐振子(3)轴中心在一条直线上。