慣性器件與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

內(nèi)容概要

慣性器件（陀螺儀和加速度計(jì)）是各類慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件。《慣性器件與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》以慣性器件及其系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展為主線，系統(tǒng)介紹慣性技術(shù)理論基礎(chǔ)、經(jīng)典陀螺儀結(jié)構(gòu)及工作原理、光學(xué)陀螺儀結(jié)構(gòu)及工作原理、振動(dòng)陀螺儀結(jié)構(gòu)及工作原理、加速度計(jì)、平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性測試技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)等內(nèi)容?！稇T性器件與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》不但注重已有原理的闡述，而且注重前沿性，如加入原子陀螺儀、旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)以及海洋地球物理輔助導(dǎo)航技術(shù)等，使讀者在掌握基本原理的同時(shí)也能把握學(xué)科方向的發(fā)展前沿。
《慣性器件與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》可作為高年級(jí)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可作為研究生和專業(yè)人員進(jìn)行科學(xué)研究的參考書。

作者簡介

無

書籍目錄

前言
第1章 基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 基本概念
1.1.1 慣性導(dǎo)航的基本原理
1.1.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及分類
1.2 地球參考橢球和重力場
1.2.1 地球的形狀
1.2.2 參考旋轉(zhuǎn)橢球體的曲率半徑
1.2.3 地球重力場特性
1.2.4 垂線與緯度
1.2.5 地球運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的定義
1.3 參考坐標(biāo)系的建立
1.3.1 確定地球相對(duì)慣性空間運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系
1.3.2 確定運(yùn)載體相對(duì)地球表面位置的坐標(biāo)系
1.3.3 運(yùn)載體和導(dǎo)航儀表坐標(biāo)系
1.4 坐標(biāo)變換及姿態(tài)矩陣描述
1.4.1 方向余弦矩陣表示的坐標(biāo)變換
1.4.2 四元數(shù)表示的坐標(biāo)變換
思考題
第2章 機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀
2.1 機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀力學(xué)基礎(chǔ)
2.1.1 牛頓定律
2.1.2 哥氏定理
2.1.3 剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)
2.2 機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀工作原理
2.2.1 機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的物理模型
2.2.2 雙自由度陀螺儀
2.2.3 單自由度陀螺儀
2.2.4 性能指標(biāo)與誤差模型
2.3 典型的機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀
2.3.1 液浮陀螺儀
2.3.2 撓性陀螺儀
2.3.3 靜電陀螺儀
思考題
第3章 光學(xué)陀螺儀與原子陀螺儀
3.1 光學(xué)陀螺儀基礎(chǔ)
3.1.1 光的干涉
3.1.2 氦一氖激光器
3.1.3 Sagnac效應(yīng)
3.2 激光陀螺儀
3.2.1 基本結(jié)構(gòu)原理和分類
3.2.2 激光陀螺儀輸出誤差特性分析
3.2.3 自鎖效應(yīng)的克服
3.3 光纖陀螺儀
3.3.1 光路的互易性
3.3.2 光纖陀螺儀的功能元件
3.3.3 光纖陀螺儀分類及特點(diǎn)
3.3.4 噪聲因素及抑制措施
3.4 MOEMS陀螺儀
3.4.1 集成光學(xué)陀螺儀
3.4.2 光子晶體光纖陀螺儀
3.5 原子陀螺儀
3.5.1 原子陀螺儀的基本結(jié)構(gòu)
3.5.2 原子陀螺儀的工作原理
思考題
第4章 振動(dòng)陀螺儀與加速度計(jì)
4.1 振動(dòng)陀螺儀基礎(chǔ)
4.1.1 哥氏加速度與哥氏效應(yīng)
4.1.2 振動(dòng)陀螺儀原理
4.1.3 振動(dòng)陀螺儀的典型結(jié)構(gòu)
4.2 半球諧振陀螺儀
4.2.1 半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)
4.2.2 半球諧振陀螺儀的工作原理
4.2.3 半球諧振陀螺儀的信號(hào)檢測
4.3 音叉振動(dòng)陀螺儀
4.3.1 音叉振動(dòng)陀螺儀的結(jié)構(gòu)
4.3.2 音叉振動(dòng)陀螺儀的工作原理
4.4 微機(jī)電陀螺儀
4.4.1 微機(jī)電陀螺儀概述
4.4.2 微機(jī)電陀螺儀結(jié)構(gòu)及工作原理
4.4.3 微機(jī)電陀螺儀的微弱信號(hào)檢測
4.5 壓電振動(dòng)陀螺儀
4.6 加速度計(jì)
4.6.1 比力與比力測量
4.6.2 擺式加速度計(jì)
4.6.3 石英振梁式加速度計(jì)
4.6.4 硅微加速度計(jì)
思考題
第5章 平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
第6章 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
第7章 慣性測試技術(shù)
第8章 組合導(dǎo)航技術(shù)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　4.5 壓電振動(dòng)陀螺儀　　壓電振動(dòng)陀螺儀常稱為壓電晶體陀螺儀，其敏感角速率的原理與上述振動(dòng)陀螺儀相仿，也是基于哥氏效應(yīng)原理檢測物體相對(duì)慣性空間的旋轉(zhuǎn)角速度，只是由于振動(dòng)構(gòu)件的幾何形狀以及激振和讀取元件的不同而存在一些差別，從功能上看，也屬于單軸速率陀螺儀。本節(jié)只簡單介紹壓電振動(dòng)陀螺儀的工作原理?！　∧承┚w，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加電場，晶體將在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形；當(dāng)外加電場撤去后，該變形也隨之消失。這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，也稱為電致伸縮效應(yīng)。這樣的晶體稱為壓電晶體。壓電晶體（單晶或陶瓷）的壓電效應(yīng)有正、逆之分，在壓電振動(dòng)陀螺儀中，正是利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生激振力，并利用壓電晶體的正壓電效應(yīng)拾取信號(hào)?！　「鶕?jù)振動(dòng)構(gòu)件的不同，壓電振動(dòng)陀螺儀有單振梁式、雙振梁式、音叉式、振弦式和圓管式等多種結(jié)構(gòu)形式。比較常見的是單振梁式（簡稱振梁式）結(jié)構(gòu)?！　≌窳菏綁弘娬駝?dòng)陀螺儀原理示意圖如圖4.23所示。振梁作為振動(dòng)元件，其每個(gè)側(cè)面粘貼壓電換能器用于振動(dòng)的激勵(lì)和檢測。振梁用穿過其振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的細(xì)金屬針（扣針）固定到敏感器件的基座或外殼上。振梁的材料一般選擇彈性模量高的特殊合金鋼。在梁的兩個(gè)基頻波節(jié)處支承，支承材料與振梁相同，以使安裝處的熱應(yīng)力最小。梁的截面一般采用矩形，也有采用三角形的。在矩形梁中部四周的每個(gè)面上都粘接有壓電晶體換能器。壓電換能器的材料應(yīng)選擇機(jī)電耦合系數(shù)大的壓電陶瓷材料，也可以選擇壓電石英晶體、鈮酸鋰、鉭酸鋰等壓電材料。換能器的形狀為長條形薄片，在驅(qū)動(dòng)平面上的兩個(gè)換能器分別為驅(qū)動(dòng)換能器和反饋換能器，在讀出平面上的兩個(gè)換能器分別為讀出換能器和阻尼換能器?！　　?/pre>








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