微机电固态波动陀螺敏感结构设计与分析

基于微机电固态波动陀螺的工作原理,设计了一种全对称的S形弹性梁环形波动陀螺敏感结构。首先设计了微机电环形固态波动陀螺的环形敏感结构,并分析了其动力学方程与角度敏感原理。其次,在有限元软件中建立了S形弹性梁环形波动陀螺敏感结构的微机械模型,仿真分析了敏感结构的运动模态与幅频响应。模态仿真表明该S形弹性梁环形波动陀螺敏感结构的1~10阶模态中,中心频率为9.2897~9.2914 kHz的第7、8阶模态为面内的四波腹椭圆弯曲振动,可以作为环形陀螺的基础工作模态。幅频响应分析表明在0~10 kHz的频段上只有一个振动模态被激发且中心频率为9.2897、9.2914 kHz,谐振幅值为0.673μm,该模态的频率与模态分析的中心频率一致,验证了敏感结构设计的合理性,为其进一步的研究与工程化提供了必要的理论基础。