嵌套环式MEMS陀螺刚度轴偏角误差和电极未对准误差辨识

作为一种工作在简并模态的陀螺,嵌套环式MEMS陀螺因其更强的抗冲击特性、对外界振动更低的敏感性以及更灵活的电极配置等优势被作为一个重要的微机电陀螺发展方向。然而,在加工过程中产生的谐振结构不对称误差会导致陀螺模态不匹配,严重限制陀螺的性能。面对批量化生产的谐振器,需要用一种便于实施的结构误差辨识方法挑选高品质的谐振器加工高性能陀螺。本文分析了刚度轴偏角误差和电极未对准误差对陀螺的影响。然后,提出了基于静电修调理论的误差辨识方法。最后,用三支嵌套环陀螺完成了辨识实验,证实了方法的可行性,辨识过程中得到的修调电压还可直接用于静电修调。

嵌套环式MEMS陀螺频率裂解与品质因数研究

频率裂解和品质因数是制约MEMS陀螺准确度的关键因素。本文以嵌套环式MEMS陀螺为研究对象,以降低频率裂解与提高品质因数为目的,开展频率裂解与品质因数仿真研究。针对频率裂解问题,提出一种转轴偏心修调方法,建立ANSYS模态分析仿真模型,解析转轴偏心参数对模态振型的影响机制,明确频率裂解变化规律;针对品质因数问题,聚焦空气阻尼及热弹性阻尼损耗的影响机理,明确低压强、多谐振环数、薄谐振环、小锚点会有效提高陀螺品质因数。此外,对比仿真与Zener理论模型,说明仿真模型有效性。以上研究有效揭示嵌套环式MEMS陀螺频率裂解和品质因数的变化规律,为MEMS陀螺准确度的提高提供研究基础。

光纤陀螺嵌套式多层多匝光纤环设计

扁平式光纤陀螺的合理光纤环设计对提高小型化程度和精度具有重要现实意义。提出了嵌套式多层多匝光纤环设计思路。首先,介绍了光纤陀螺仪小型化设计途径、嵌套式多层多匝光纤环的设计结构与原理。其次,对光纤环进行了建模计算和模拟仿真。结果表明:嵌套式多层多匝光纤环可以在扁平式光纤陀螺同样空间和布局内增加更多的光纤长度,从而比一般光纤环有更高的检测精度,仿真出的精度提高的范围在38%~61%之间。仿真表明,零偏漂移也有一定提高。在相同精度要求情况下,嵌套式多层多匝光纤环可以将扁平式光纤陀螺尺寸设计的更小,高效利用空间。

基于参数激励的MEMS环式陀螺驱动方法与实现

MEMS环式陀螺仪是一种基于哥氏力效应设计出的测量角速度的惯性传感器,其性能与驱动模态直接相关;因此,在传统PLL-AGC驱动控制方法中引入参数激励信号,按照参数激励法驱动陀螺仪,陀螺仪的刚度产生周期性变化,降低驱动信号从而抑制因电馈通导致的驱动端对敏感端产生的误差信号,提高陀螺仪灵敏度;对参数激励的效果进行研究,经实验表明,通过改变参数激励信号的参数,可在驱动响应稳定的前提下对驱动信号进行抑制,在实际测试中驱动信号的幅值下降22.75%。

嵌套环MEMS陀螺研究综述

嵌套环MEMS谐振陀螺是一种基于Coriolis效应的振动陀螺,具有结构全对称、加工鲁棒性好、电容灵敏度高、可采用传统体硅加工工艺实现批量化制造等优点,是目前最具性能潜力的微陀螺方案之一。首先阐述了嵌套环MEMS谐振陀螺的基本结构和工作原理,然后针对其在敏感结构设计及演化、品质因数提升、频率匹配技术、非线性效应与参数放大技术及零偏补偿技术等方面的发展进行了讨论,并对其在结构设计、加工技术、测控电路、新机理和新效应的应用等方面的发展进行了展望。嵌套环MEMS谐振陀螺可以实现高精度的角速率测量,具有巨大的性能潜力和较好的应用前景。