周傳心臺灣大學：應用力學研究所禹道正2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62341本文探討以壓電驅動及感測半球殼的振動模態分析與旋轉後的模態漂移量測，並得出感測電壓與角速度之關係。半球殼式諧振陀螺儀(Hemispherical Resonator Gyro)係以石英球殼為振動元件，採用電場參數激發，當球殼旋轉時得以保持施力點相對於振動模態不變的優點，但製作上的困難使其並不普及。因而本文建立以壓電激發與感測之金屬半球殼振動陀螺儀，利用置於半球殼上之壓電片，迴授信號鎖定相位以激發球殼之某一個共振模態。球殼旋轉時模態受到激發力與科氏力的合力作用，導致振態變化，以抑制迴路將模態拉回原位，量測迴路所施力的大小，與球殼旋轉角速度的關係，成為一新式角速儀。摘要 I 目 錄 II 圖目錄 V 表目錄 IX 第一章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文目的 3 1.4 內容簡介 4 第二章 半球殼之振動分析及控制原理 6 2.1 Niordson 的線性薄殼理論 6 2.2 模態方程式及致動感測方程式 11 2.2-1 模態方程式................................................................11 2.2-2 壓電驅動半球殼之致動與感測方程式....................17 2.3 振動陀螺儀力平衡量測模式與角速度量測...19 2.4振動模態之數值分析和轉動後漂移的情形 21 2.5 壓電陶瓷之特性 29 2.6 迴授激發持振迴路原理與控制 30 2.6-1 作動原理 31 2.6-2 RC相移器 32 2.6-3 0°∼180°相位落後電路 34 2.7 抑制節點振動迴路原理 34 第三章 半球殼振動激發與控制 36 3.1 球殼之模態測試 36 3.2 相位量測 41 3.3 迴授激發持振迴路的設計原理及相位補償 43 ◎帶通濾波器(Band Pass Filter)之設計 47 3.4 抑制節點振動迴路 51 3.5 轉動時抑制節點振動迴路致動端之電壓信號處理 53 第四章 轉動球殼實驗結果............…………………...55 4.1 模態漂移..............……………...…..………….55 4.2 抑制節點振動迴路控制效果.............….…….59 4.3 振動陀螺儀旋轉時節點電壓量測及角速度比較…………....................…………................61 第五章 結論及展望………………………….…………..62 參考文獻 ……………………………………………………63 儀器規格 ……………………………………………………65 附錄A.………..……...….……....……..…….…………...68 附錄B.………..……...….……....…………...…………...72 附錄C.………..……...….……....…………….………..…731932768 bytesapplication/pdfen-US半球殼陀螺儀gyrothesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62341/1/ntu-93-R89543037-1.pdf