导航原理实验报告

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1、导航原理实验报告IIII-HU/..教M:紙^:导院班学姓成指批改日期：年月曰哈尔滨工业大学航天学院控制科学实验室实验1二自由度陀螺仪基本特性验证实验—、实验目的1.了解机械陀螺仪的结构特点；2.对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观；3.深化课堂讲授的有关二自巾度陀螺仪基木特性的内容。二、思考与分析1.定轴性(1)设陀螺仪的动fi矩为H,作用在陀螺仪上的干扰力矩为Md，陀螺仪漂移角速度为(nd，写山关系式说明动量矩H越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.答案:Md=乂H干扰力矩沁一

2、定时，动量矩n越大，陀螺仪漂移角速度为o)d越小，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.(2)在陀螺仪原理及其机电结构方而简要蜕明如何提高H的量值?答案：H=JQ.由公式可知A提高H的量值有四种途径：1.陀螺转子采用密度人的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。2.改变质量分布特性。在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质心越远，n越大。因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。即在陀螺电机定子环中，可做成质景集中分布在环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度人，可提高转动惯量。3.增

3、大r，可有效提高转动惯量。4.另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大r。改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。1.增加陀螺转子的旋转速度。co=2/rn/60=2^(1-s)f/p，n=60/(1-5)/p提高电压周波频率fT——〉nT——HTf=400Hz适当减少极对数，如取p=l适当减少转差率S，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现2.进动性(1)在外框架施加一沿x轴正方向作用力矩吋，画出动量矩H的进动方向及矢量M,11的关系坐标图。(设定11沿Z轴正方向)并在坐标屮标出陀螺仪自转轴的

4、旋转方向n。b)在内框架施加一沿Y轴正方向作用力矩时，両出动量矩H的进动方向及矢量M,

5、陀螺内框架施加外力矩时，外力矩通过内框架传递到转子上，陀螺转子产生绕外框架轴的进动。虽然作用在内框架上的陀螺力矩与施加的外力矩大小相等方向相反，但是因为陀螺转子绕外框架轴进动，会带动了内框架，随着外框架一起转动。因此陀螺內框架不能表现出陀螺动力效应。織辑譜架轴►•内框架►陀螺煉Kfe但随陀观O/此表为架因应矩框，效力内动力受所动架架S框框框子外内螺內框架实验2光纤陀螺工作过程演示实验一、实验目的1.通过演示实验，加深对Sagnac效应的理解；2.了解光纤陀螺陀螺数裾采集系统；3.掌握光纤陀螺结构及应用；4.观察

6、光纤陀螺工作过程.二、思考与分析1.萨格奈克效应是什么？答案：Sagnac效应是法国科学家G.Sagnac于1913年发现的，它'构成了现代光学陀螺激光陀螺和光纤陀螺的理论基础。在一个任意几何形状的闭合光学环路中，从任意一点发出的沿相反方向传播的两朿光波，绕行一周返回到该点时，如果闭合光路在其平面内相对惯性空间有旋转，则两束光波的相位将发生变化，这称为Sagnac效应。2.光纤陀螺仪按光路系统的不同分类，分为哪几种？答案：全光纤陀螺，集成光学光纤陀螺，谐振腔型光纤陀螺。陀螺仪原理实验报吿1.光纤环形干涉仪的基本

7、原理是什么?答案：当用光纤环实现闭合光学环路并形成环形干涉仪时，其输出为：’D=A)(1+C0S么)(1、式中，~是入射光的光强；么是旋转引起的相位变化，也称为Sagnac相移，它与旋转角速率D的关系为：4ttRL(2)式中，L为光纤长度；〃为光纤环的半径；4为光波长；c为真空屮的光速。光纤环形干涉仪的优势是可以采用多匝光路来增强Sagnac相移，此时(1)或中的光纤长度~是光纤线阁的匝数。联合式(1)和(2)，就能够通过检测干涉光强的变化来感知转速。2.光纤陀螺仪的基本构成和光路传导过程是什么？答案：光路系统

8、主要由光源，光检测器，分束器，偏振器，空间滤波器，相位调制器，光纤线圈。3.光纤陀螺测的是那个方向的转动角速率？测量的是地球ft转角速率在垂直于光纤陀螺腔体方向的分量。实验3陀螺稳定平台结构展示实验一、实验目的1.了解单轴双陀螺稳定平台的结构及特点；2.了解双轴陀螺稳定平台的结构及特点；3.加深对陀螺稳定平台工作原理的理解。二、思考与分析1.陀螺稳定平台的分类？陀螺稳定平台按其稳定的轴