基于光阱力悬浮的超高速旋转微粒子陀螺研究

批准号:
51975579
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
吴宇列
依托单位:
学科分类:
机械测试理论与技术
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴宇列
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中文摘要
现代导航技术,特别是不依赖卫星的惯性导航技术,对陀螺的精度要求越来越高,而体积要求越来越小。光阱力悬浮技术是一种具有天然隔绝外界影响的微粒子悬浮技术,拥有接近原子级的极高测量灵敏度,一般用在量子物理和生物技术上。本项目针对超高精度、小体积陀螺的迫切需求,基于光阱力悬浮的特点,创新性地提出一种光阱力悬浮的超高速旋转微粒子陀螺技术。该技术采用光阱力把微纳米粒子稳定悬浮并驱动其超高速旋转,然后利用高速转动微粒子的定轴性和光阱悬浮系统的极高灵敏度来实现超高精度陀螺功能。基于光阱力悬浮技术,该陀螺体积小、品质因子高、稳定性好,具有极高的灵敏度和精度潜力。项目以光阱力悬浮理论为基础,设计光阱力悬浮微陀螺实现方案,建立微粒子动力学模型和角速度敏感模型,分析陀螺理论精度极限和误差影响因素,最终研制出光阱力悬浮微陀螺样机。本项目的研究成果将为下一代超高精度陀螺的探索、发展和研制提供理论和技术基础。
英文摘要
Modern navigation technology, especially satellite-independent inertial navigation technology, requires higher and higher gyroscope accuracy and smaller and smaller volume. Optical levitation technology is a microparticle levitation technology with inherent isolation ability with external influence. It has extremely high measurement sensitivity close to atomic level and is generally used in quantum physics and biotechnology. This project is aimed at the urgent need of ultra-high precision and small-volume gyroscopes. Based on the characteristics of optical levitation, this project innovatively proposes a new concept of optical levitated ultra-high-speed rotating micro-particle gyroscope. The gyroscope uses the optical trapping force to stably levitate the microparticle and drive it rotate with ultra-high-speed, and then realizes the ultra-high-precision gyroscope function by using the high-speed rotation of the micro-particle and the extremely high sensitivity of the optical t levitation system. Based on the optical levitation technology, the gyroscope has small volume, high quality factor and good stability, and has extremely high sensitivity and precision potential. Based on the optical trapping theory, the levitated microparticle dynamic model and the angle sensitive model are established. The accuracy limit and error influencing factors of the gyroscope theory are analyzed. The realization scheme of the optical levitation micro-gyroscope is designed. Finally, the gyroscope prototype is developed. The research results of this project will provide theoretical and technical basis for the exploration and development of the next generation of ultra-high precision gyroscopes.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3788/col202220.013801
发表时间:2022-01
期刊:Chinese Optics Letters
影响因子:3.5
作者:Junji Pu;Kai Zeng;Yulie Wu;D. Xiao
通讯作者:Junji Pu;Kai Zeng;Yulie Wu;D. Xiao
DOI:--
发表时间:2021
期刊:中国科学-技术科学
影响因子:--
作者:曾凯;蒲俊吉;吴宇列;肖定邦;吴学忠
通讯作者:吴学忠
DOI:--
发表时间:2020
期刊:机械工程学报
影响因子:--
作者:路阔;李青松;周鑫;李兰;吴宇列;吴学忠;肖定邦
通讯作者:肖定邦
Research on a MEMS Microparticles Vacuum Chamber for Optical Levitation with a Built-In Vacuum Gauge
DOI:10.3390/photonics9120911
发表时间:2022-12-01
期刊:PHOTONICS
影响因子:2.4
作者:Pu,Junji;Zeng,Kai;Xiao,Dingbang
通讯作者:Xiao,Dingbang
DOI:10.3390/mi12111375
发表时间:2021-11-08
期刊:Micromachines
影响因子:3.4
作者:Pu J;Zeng K;Wu Y;Xiao D
通讯作者:Xiao D
新型磁悬浮振动陀螺的研究
- 批准号:2018JJ2472
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:吴宇列
- 依托单位:
基于应力导向效应的圆柱壳振动陀螺刚性轴自稳定机理与方法研究
- 批准号:51275522
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:吴宇列
- 依托单位:
大口径长焦距光学镜面面形误差的在位检测技术研究
- 批准号:50775217
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:吴宇列
- 依托单位:
国内基金
海外基金
