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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 周傳心(Chan-Shin Chou) | |
dc.contributor.author | Yong-Chuan Huang | en |
dc.contributor.author | 黃詠權 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-16T10:38:54Z | - |
dc.date.available | 2018-08-20 | |
dc.date.copyright | 2013-08-20 | |
dc.date.issued | 2013 | |
dc.date.submitted | 2013-08-13 | |
dc.identifier.citation | 1. G. B. Warburton, “Vibration of Thin Cylindrical Shells”, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 7, pp. 399-407,1965.
2. C. L. DyM, “Some New Results for the Vibrations of Circular Cylinders”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 29, pp. 189-205, 1973. 3. G. B. Warburton and J. Higgs, “Natural Frequencies of Thin Cantilever Cylindrical Shells”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 11, pp. 335-338, 1970. 4. C. B. Sharma, “Calculation Of Natural Frequencies Of Fixed-Free Circular Cylindrical Shells”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 35, pp. 55-76, 1974. 5. C. H. J. Fox and D. J. W. Hardie, “Harmonic Response of Rotating Cylindrical Shells”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 101, pp. 495-510, 1985. 6. A. Farshidianfar, M. H. Farshidianfar, M. J. Crocker and W. O. Smith, “Vibration Analysis of Long Cylindrical Shells Using Acoustical Excitation”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 330, pp. 3381-3399, 2011. 7. P. W. Loveday, “A Coupled Electromechanical Model of an Imperfect Piezoelectric Vibrating Cylinder Gyroscope”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 7, pp.44-53, 1996. 8. P. W. Lovetlay and C. A. Rogers, “Modification of Piezoelectric Vibratory Gyroscope Resonator Parameters by Feedback Control”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol.45, pp. 1211-1215, 1998. 9. J. S. Burdess, “The Dynamics of a Thin Piezoelectric Cylinder Gyroscope”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 200, pp. 271-280, 1986. 10. H. Abe, T. Yoshida and K. Turuga, “Piezoelectric-Ceramic Cylinder Vibratory Gyroscope”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 31, pp. 3061-3063, 1992. 11. B. Kanani, “Operating principles of the Monolithic Cylinder Gyroscope”, IEEE Ultrasonics Symposium, pp. 1195-1198, 2004. 12. A. K. Singh, “Vibrating Structure Piezoelectric Hollow Cylinder Gyroscope”, Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol. 12, pp. 7-11, 2005. 13. Y. Kagawa, “A Tubular Piezoelectric Vibrator Gyroscope”, IEEE Sensors Journal, Vol.6, pp. 325-330, 2006. 14. 邱詩育,“壓電驅動半圓球殼振動陀螺儀之實驗研究”, 國立台灣大學應用力學所碩士論文, 2010. 15. N. W. Hagood, W. H. Chung and A. V. Flotow, “Modelling of Piezoelectric Actuator Dynamics for Active Structural Control”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol.1, pp. 327-354., 1990. 16. 謝發華,“壓電驅動半圓球殼振動陀螺儀原理與誤差分析”, 國立台灣大學應用力學所博士論文, 2001. 17. A. H. Nayfeh, “Perturbation Methods”, John Wiley and Sons, Inc., New York., 1973. 18. W. S. Watson, “Vibratory Gyro Skewed Pick-Off and Driver Geometry”, Position Location and Navigation Symposium, pp. 171-179, 2010. 19. W. E. S. Yu and F. D. Paluga, “Practical Treatise on the Tow-Thomas Biquad Active Filter”, CE170 Communications Systems Laboratory, pp. 1-3, 2001. | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/60966 | - |
dc.description.abstract | 本實驗研究利用壓電材料的機電轉換特性,將其作為彈性圓柱薄殼振動陀螺儀之致動器與感測器,並研究此陀螺儀之行為。設計一回授激發電路,使圓柱薄殼陀螺儀產生(n=3)模態的共振,將之旋轉後,因科氏力作用而使模態發生漂移的現象,此時原本的節點會產生振幅,利用節點抑制電路將節點振幅歸零,並量測節點抑制振動之訊號與陀螺儀轉動角速度之關係,實驗結果此關係在±1 rpm~ ± 3 rpm的範圍內成線性。 | zh_TW |
dc.description.abstract | This paper is experimental study of a cylinder shell resonator gyroscope actuated and sensed by piezoelectric material which has electromechanical conversion characteristics. Design a circuit that can drive the gyro vibration in (n=3) modal continuous. When the gyro start to rotate, the node of (n=3) modal has a displacement due to the Coriolis effect, design another circuit to control the gyro stably and measure the signal of control system. Finally, this paper get the relationship between the signal of control system and angular velocity, the result can be used in ±1 rpm~ ± 3 rpm. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-16T10:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-102-R00543056-1.pdf: 3724911 bytes, checksum: 921656092f9f5c3cd42bf6be8d89bd09 (MD5) Previous issue date: 2013 | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄
口試委員審定書 I 致謝 II 中文摘要 III 英文摘要 IV 符號表 VIII 第一章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 本文目的 2 1.4 內容大綱 2 第二章 壓電驅動圓柱薄殼振動之原理與控制方法 4 2.1 圓柱薄殼振動陀螺儀致動方程式 4 2.2 力平衡量測模式的振動控制與角速度量測 8 2.3 振動模態與模態漂移現象 10 2.4 壓電材料驅動與感測特性 11 2.5 激發圓柱薄殼持振迴路之回授原理及控制 14 2.5.1 帶通濾波器之設計 15 2.5.2 相移電路 17 2.6 抑制節點振動迴路之回授原理及控制 18 2.7 節點感測振幅之量化與整流電路 19 第三章 圓柱薄殼振動陀螺儀之振動分析 21 3.1 圓柱薄殼陀螺儀之外觀設計 22 3.2 圓柱薄殼之模態分析實驗與結果 27 3.2.1 頻率響應之結果 27 3.2.2 壓電片間相位關係與模態 31 3.3 激發圓柱薄殼持振迴路之實驗與結果 34 3.4 抑制節點振動迴路之實驗與結果 39 第四章 圓柱薄殼振動陀螺儀之實驗 42 4.1 圓柱薄殼振動陀螺儀轉動實驗 42 4.1.1 直流馬達轉速實驗 42 4.1.2 節點感測訊號之整流電路 44 4.2 壓電驅動圓柱薄殼振動陀螺儀之整體架構 47 4.3 圓柱薄殼振動陀螺儀之實驗結果 48 第五章 結論與展望 50 參考文獻 52 附錄 A 致動方程式之推導 54 附錄B 不同束制下的頻率響應分析 55 附錄C 電路照片 58 表目錄 表 1 圓柱薄殼之材料性質表 22 表 2 壓電片材料性質表[14] 23 表 3 直流馬達轉速表 43 表 4 不同束制之第二共振頻率比較表 57 圖目錄 圖 2. 1 圓柱薄殼廣義座標軸 6 圖 2. 2力平衡量測模式的結構配置 9 圖 2. 3 圓柱薄殼振動模態 10 圖 2. 4 科氏力作用在圓柱薄殼上之示意圖 11 圖 2. 5 模態漂移示意圖 11 圖 2. 6 壓電片之座標定義方向 13 圖 2. 7 圓柱薄殼分成12等分貼上壓電片 13 圖 2. 8 壓電激發持振迴路流程圖 15 圖 2. 9 Two-Thomas Biquad 帶通濾波器 16 圖 2. 10 全通濾波電路(相移電路) 18 圖 2. 11 抑制節點振動迴路 19 圖 2. 12 節點整流電路架構圖 20 圖 3. 1 壓電片尺寸以及裁切圖 23 圖 3. 2 圓柱薄殼尺寸與壓電片尺寸與位置示意圖 24 圖 3. 3 (n=2)模態壓電片編號位置示意圖 25 圖 3. 4 (n=3)模態壓電片編號位置示意圖 25 圖 3. 5 貼上壓電片的圓柱薄殼外觀以及底部的束制 26 圖 3. 6 頻率響應實驗架構圖 27 圖 3. 7 頻率響應分析圖(500 Hz~5 kHz) 28 圖 3. 8 頻率響應分析圖(500 Hz~5 kHz) 28 圖 3. 9 頻率響應分析圖(700 Hz~5 kHz) 29 圖 3. 10 頻率響應分析圖(800 Hz~830 Hz) 29 圖 3. 11 頻率響應分析圖(2.24 kHz~2.298 kHz) 30 圖 3. 12 頻率響應分析圖(4 kHz~5 kHz) 30 圖 3. 13 壓電片相位關係實驗架構圖 32 圖 3. 14 壓電片相位關係圖(編號2激發,編號7、5、6感測訊號) 32 圖 3. 15 壓電片相位關係圖(編號2激發,編號1、3、6感測訊號) 33 圖 3. 16 壓電片相位關係圖(編號2激發,編號8、4、6感測訊號) 33 圖 3. 17 壓電片相位關係圖(編號6激發,編號5、7、2感測訊號) 34 圖 3. 18 根據壓電片相位關係圖可推定(n=3)模態 34 圖 3. 19 回授激發持振迴路實驗架構圖 35 圖 3. 20 電荷放大電路 36 圖 3. 21 Two-Thomas帶通濾波電路(2.3kHz) 36 圖 3. 22 帶通濾波器頻率響應圖 37 圖 3. 23 相移電路(全波濾通電路組成) 37 圖 3. 24 回授激發持振迴路實驗結果圖 38 圖 3. 25 抑制節點振動迴路實驗架構圖 40 圖 3. 26 反相電路圖 40 圖 3. 27 抑制節點振動迴路實驗結果圖 41 圖 4. 1 馬達旋轉台 43 圖 4. 2 直流馬達電壓與轉速關係圖 44 圖 4. 3 節點整流電路架構圖 45 圖 4. 4 20Hz低通濾波電路圖 45 圖 4. 5 20Hz低通濾波器頻率響應圖 46 圖 4. 6 節點整流電路實驗結果圖 46 圖 4. 7 壓電驅動圓柱薄殼振動陀螺儀架構圖 47 圖 4. 8 圓柱薄殼陀螺儀外觀 48 圖 4. 9 陀螺儀轉速-整流電壓關係圖(順時針) 49 圖 4. 10 陀螺儀轉速-整流電壓關係圖(逆時針) 49 圖 B. 1 金屬夾具之頻率響應分析圖(編號2激發,編號8感測) 55 圖 B. 2 金屬夾具之頻率響應分析圖(編號2激發,編號8感測) 56 圖 B. 3 保麗龍束制之頻率響應分析圖(編號2激發,編號8感測) 56 圖 B. 4 保麗龍束制之頻率響應分析圖(編號1激發,編號7感測) 57 圖 C. 1 電路板上視圖 58 圖 C. 2 電路板背面圖 58 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 壓電驅動圓柱薄殼振動陀螺儀之實驗 | zh_TW |
dc.title | Experimental Study of Piezoelectrically Actuated
Cylinder Shell Resonator Gyro | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 101-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.coadvisor | 張家歐(Chia-Ou Chang) | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 張簡文添,謝發華 | |
dc.subject.keyword | 圓柱薄殼振動陀螺儀,壓電效應,模態漂移,共振,回授激發電路, | zh_TW |
dc.subject.keyword | vibrating cylinder gyroscope,piezoelectric effect,secondary mode,resonance,controlled circuit, | en |
dc.relation.page | 58 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2013-08-13 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 應用力學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 應用力學研究所 |
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