[发明专利]一种光机电振动角速率传感器

权利要求书

1.光机电振动角速率传感器，其特征在于：该传感器包括振动系统、光驱动系统、光检测系统，由驱动臂和敏感臂以及位于其交叉点处的质量块组成振动系统，该振动系统通过驱动臂和敏感臂与外部支持结构体衔接，驱动臂在全光驱动系统的作用下产生振动，进而带动质量块进行摆动，进而产生线动量，当角速率传感器在输入轴向方向上有输入角速度时，质量块将在敏感臂产生振动，光学检测系统检测该振动。

2.如权利要求1所述的角速率传感器，其特征在于：振动质量块的质量中心必须在驱动臂与敏感臂中心轴线的交叉点处，驱动臂的长度由质量块和振动臂在振动时的波长决定，敏感臂的长度由质量块和敏感臂在受迫振动时的波长决定。

3.如权利要求1所述的角速率传感器，其特征在于：光驱动系统由位于驱动臂上方的光纤组、光电隔离器、高频高能量激光器组成，高频高能量激光器在上位机的控制下发送频率为驱动臂固有频率的光脉冲信号，该脉冲信号通过光纤传输至光电隔离器，再由光纤输出，进而在光纤端与光机电振动角速率传感器的驱动臂表面间形成F-P干涉，驱动臂将产生共振，并带动振动块在平衡位置做摆动。

4.如权利要求1所述的角速率传感器，其特征在于：光检测系统中激光光源发出的光分为两路光分别进入一个Y型光耦合器，两路光分别产生干涉，形成两路干涉条纹。

5.如权利要求1或2所述的角速率传感器，其特征在于：驱动臂、敏感臂同支持体衔接点到质量块质量中心的距离等于振动时的半个波长或波长的倍数。

6.如权利要求1或2所述的角速率传感器，其特征在于：驱动臂和敏感臂宽度相同，驱动臂同敏感臂之间的夹角为90度。

7.如权利要求1或2所述的角速率传感器，其特征在于：驱动臂和振动质量块构成的传感器驱动轴满足如下动力学方程：

{(Iθ+Ip)∂2∂t2+γθ∂∂t+κθ}θ=τ+2ΩIp∂∂tφ]]>

由敏感臂和振动质量块构成的传感器敏感轴满足动力学方程：

{(Iφ+Ip)∂2∂t2+γφ∂∂t+κφ}φ=-2ΩIp∂∂tθ]]>

其中，I_θ， I_φ和I_p表示振动质量块系统分别绕驱动轴、敏感轴和质量块的惯性分量。γ_θ和γ_φ表示驱动轴、敏感轴的阻尼，κ_θ和κ_φ表示扭矩弹性常量，τ为施加到驱动轴的扭力，角速率为Ω。