實(shi)驗名稱：半(ban)球(qiu)諧振子振動(dong)性(xing)能參數(shu)測試系統實(shi)現

　　測試目的(de)(de)(de)：基(ji)于包絡分析的(de)(de)(de)振動性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)參(can)數(shu)(shu)(shu)測試方(fang)法(fa)為(wei)基(ji)礎，設計并實(shi)際搭(da)建了(le)半球諧(xie)振子振動性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)參(can)數(shu)(shu)(shu)測試系統(tong)(tong)，同時(shi)利用所搭(da)建的(de)(de)(de)系統(tong)(tong)對提(ti)出的(de)(de)(de)振動性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)參(can)數(shu)(shu)(shu)測試方(fang)案(an)的(de)(de)(de)精度進行了(le)驗(yan)證(zheng)。實(shi)驗(yan)結果表明，所實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)諧(xie)振子振動性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)參(can)數(shu)(shu)(shu)測試技(ji)術無論(lun)在測試精度、測試效率或(huo)可靠性(xing)(xing)(xing)等(deng)方(fang)面均優于傳統(tong)(tong)方(fang)法(fa)。

　　測試(shi)設備：ATA-2161高(gao)壓放大器、數據處理計算機、激光測振儀(yi)、波形發(fa)生器、真(zhen)空(kong)系統(tong)、隔振平臺以及(ji)數字(zi)示波器等。

　　實驗過程：

　　圖1：半(ban)球諧振子(zi)振動性能參數測(ce)試系統

　　圖2：半球諧振(zhen)(zhen)子振(zhen)(zhen)動性能(neng)參數測試系統(tong)原(yuan)理框圖

　　圖1(a)中(zhong)(zhong)展(zhan)示了(le)系統主要組成部分，包括數據處(chu)理(li)計算(suan)機、激光測振儀、波形(xing)發生器(qi)、高壓放大器(qi)、真(zhen)空(kong)系統、隔振平臺以及(ji)數字示波器(qi)等。圖1(b)展(zhan)示了(le)真(zhen)空(kong)腔體中(zhong)(zhong)處(chu)于測試狀態的未鍍(du)膜諧(xie)振子。圖2展(zhan)示了(le)半(ban)球諧(xie)振子振動性能參數測試系統原理(li)框圖。

　　半球(qiu)諧振子振動性能參數測(ce)試系統工(gong)作過程(cheng)如下(xia)：

　　（1）利用波形發生器(qi)產生正弦信(xin)號(hao)s(t)，信(xin)號(hao)頻率(lv)為0.5倍諧振子(zi)本(ben)征振動頻率(lv)；

　　（2）利用高(gao)壓(ya)放大器將(jiang)正弦(xian)信號s(t)放大為高(gao)壓(ya)正弦(xian)信號hs(t)并(bing)將(jiang)其傳輸至叉(cha)指電極；

　　（3）利用叉指電(dian)極激勵半球諧振(zhen)子(zi)振(zhen)動，同時，激光測振(zhen)儀測量諧振(zhen)子(zi)外球面唇沿邊(bian)緣振(zhen)動速率信號r(t);

　　（4）利用(yong)數字示波(bo)器同時觀測正弦信(xin)(xin)號(hao)s(t)與(yu)速率信(xin)(xin)號(hao)r(t)，通過調節正弦信(xin)(xin)號(hao)s(t)的(de)頻率使速率信(xin)(xin)號(hao)r(t)幅度達(da)到預定(ding)值；

　　（5）待速率信號r(t)幅度達到預定值后(hou)關閉(bi)高壓放大器，使半球諧(xie)振(zhen)子進入(ru)自(zi)由振(zhen)動(dong)狀態，并(bing)利用數據處理計算機采(cai)集速率信號r(t)；

　　（6）利用基于非(fei)線性優化的(de)振動性能(neng)參(can)數估計技術估計被測諧(xie)振子的(de)品質因數、頻率裂解以及(ji)剛性軸角。

　　圖3展示了測試過(guo)程中半球諧振(zhen)子振(zhen)動(dong)模態激勵信號(hao)與振(zhen)動(dong)速率檢(jian)測信號(hao)。

　　圖3：半球諧振子(zi)振動模態激勵信(xin)號(hao)與振動速率檢測信(xin)號(hao)

　　實驗結果：

　　利(li)用所實(shi)(shi)現的(de)半(ban)(ban)球(qiu)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)子振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)性(xing)能(neng)參數測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)對(dui)多(duo)個(ge)半(ban)(ban)球(qiu)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)子樣品進行了系(xi)統(tong)性(xing)實(shi)(shi)驗(yan)，驗(yan)證了本(ben)章中所應用理論的(de)準確(que)性(xing)，評估(gu)了所提(ti)出(chu)的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)性(xing)能(neng)參數估(gu)計方(fang)案的(de)性(xing)能(neng)。實(shi)(shi)驗(yan)結果表明，所提(ti)出(chu)的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)案可利(li)用同(tong)一組(zu)數據實(shi)(shi)現品質因數、頻(pin)率(lv)(lv)裂解以及剛性(xing)軸角(jiao)等參數的(de)同(tong)步(bu)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)范圍(wei)跨越多(duo)個(ge)數量級，從原(yuan)理層(ceng)面消除(chu)了諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)子本(ben)征振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)頻(pin)率(lv)(lv)漂移(yi)對(dui)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)結果的(de)影響，削(xue)減了對(dui)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)環境溫度的(de)穩定控制(zhi)需(xu)(xu)求，測(ce)(ce)(ce)(ce)量精度、測(ce)(ce)(ce)(ce)量結果穩定性(xing)、測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)效率(lv)(lv)等方(fang)面均優于傳統(tong)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)法，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)中所采用的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)性(xing)能(neng)參數估(gu)計方(fang)法對(dui)估(gu)計初值不(bu)敏感，可基于其(qi)實(shi)(shi)現諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)子的(de)自(zi)動(dong)(dong)(dong)化測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)，能(neng)滿足半(ban)(ban)球(qiu)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)陀螺大規(gui)模(mo)應用背景下的(de)批(pi)量測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)需(xu)(xu)求。

　　高壓放大器推薦：ATA-2161

　　圖：ATA-2161高壓放大器指標參數

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