硅微机械振动陀螺零偏温度补偿研究

在对某型硅微机械振动陀螺进行大量高低温环境试验的基础上,根据试验数据,建立了一种零偏温度补偿模型,并用该模型对新测的试验数据进行了预测补偿。补偿结果表明:硅微机械陀螺经该模型补偿后零偏可以减少一个数量级,补偿效果明显。

微电子技术在石英微机械振动陀螺中的应用

叙述了采用微电子技术加工石英微机械振动陀螺振子的原理和基本过程,介绍了陀螺振子加工的研究结果和石英微机械陀螺的最新研究进展。

微机械振动陀螺仪正交误差分析

本文在简要介绍微机械振动陀螺仪工作原理的基础上,分析影响陀螺仪性能的正交误差所产生的原因,推导其内在的数学机理,并探讨抑制或消除正交误差影响的方法和措施。

微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究

较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合误差的主要因素,在与该加工误差对称的位置去除相应的材料可以减小甚至消除模态耦合误差。采用紫外激光微细加工技术,对微陀螺样机进行了结构平衡实验,激光修形后在没有输入角速度时,微陀螺样机模态耦合误差信号的峰峰值从2.88 V降低到0.24 V,取得了明显的修形效果。

微机械振动陀螺仪闭环驱动电路分析与设计

为了提高微机械振动陀螺仪输出信号的灵敏度,通常要求驱动信号频率与陀螺仪驱动模态的谐振频率相匹配,且驱动信号幅值稳定。驱动电压信号要满足这些要求,必须采用闭环驱动方式。完整地推导了闭环驱动电路的内在机理,探讨了自激振荡与锁相环两种实现方式,并给出了具体的电路原理框图。

单片三轴硅微机械振动陀螺仪研究

设计、制造了一种单片集成三轴硅微机械振动陀螺仪.该器件由两个结构完全相同的单轴水平陀螺仪和一个单轴垂直陀螺仪组合而成,三只单轴陀螺仪均采用静电驱动、电容检测的结构形式.采用体硅溶解薄片法制造了该三轴陀螺仪芯片,并对其在空气中的驱动性能进行了初步测试.测试结果表明,该单片三轴硅微机械振动陀螺仪驱动模态的实际谐振频率与理论值之间的最大误差小于5%,满足设计要求.

微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计

微机械振动陀螺是新型的惯性元件 .其误差源主要有微机械结构的 Brownian噪声、电路噪声、机械耦合误差 ,以及电子机械耦合误差等 .这些误差严重影响着陀螺仪的精度 .由于制造误差等引起的机械耦合误差 ,可以通过改善陀螺仪的结构来减小耦合误差 .文中从结构设计方面 ,提出单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案 ,有效减小机械耦合误差 ,提高了精度 .

微机械振动陀螺模态参数变化所引起的零偏漂移分析(英文)

温度变化导致的模态参数波动被认为是引起微机械振动陀螺零偏漂移的主要因素,但目前关于模态参数对陀螺零偏影响机制的研究很少。针对这个问题,结合微机械陀螺的动力学模型及工作原理,理论上推导了零偏与主要模态参数之间的关系,并通过仿真进行了详细的定量分析。分析结果表明,敏感模态品质因数变化是引起零偏漂移的最显著因素,同时,总的陀螺漂移与敏感模态品质因数的取值成反比,与驱动模态谐振频率和敏感模态谐振频率的取值成正比。这些特性和结论可为陀螺的结构优化和误差补偿提供理论指导。

音叉式硅微机械振动陀螺仪的粘滞阻尼研究

粘滞阻尼的研究对硅微机械振动陀螺仪的设计至关重要 .而品质因数的大小反映了阻尼特性 .本文首先理论分析了硅微型机械振动陀螺仪粘滞阻尼的耗能 ,然后根据耗能分析给出了驱动结构和敏感结构的品质因数 .

微机械振动陀螺仪的误差分析

介绍了微机械振动陀螺仪的结构特点及工作机理,建立了其力学模型,并在此基础上,对原理误差进行了定性的分析,得出了影响其精度的主要干扰源,为误差的补偿指明了方向。

一种系统级微机械振动陀螺的设计与仿真

针对微机械传感器设计存在的流片成本高、耗时长等问题,在ConventorMEMS+和Matlab/Simulink环境下设计了一种静电驱动的微机械振动陀螺,对模型进行系统级的仿真测试。通过模态分析、直流分析、交流分析等方法优化模型结构,同时结合虚拟体硅刻蚀工艺抽取建立了微机械振动陀螺的传递函数模型,在Simulink中进行系统级仿真分析,获得了系统的暂态响应,确定其在开环条件下的谐振频率、安全工作电压、最佳驱动电压频率等关键参数,并得到谐振频率随梁的长度、宽度参数变化的关系。经测试,在工作电压和其他条件相同的情况下,微机械振动陀螺在需要检测的两个模态上谐振频率与仿真分析结果相差仅约3.8%和0.4%,说明系统级仿真结果可以为后续微机械陀螺闭环测控电路设计提供理论和实验依据。

一种新型硅微机械振动陀螺

利用形状各异的压电陶瓷谐振器构成的振动陀螺,虽比传统环形光学陀螺、光纤陀螺和气浮陀螺简单、价廉和小型化,但却比现代微型电子器件大得多。近年来,国外报道了几种微机械振动陀螺研究成果,这里,参考国外一些报道,结合国内工作进展。

微机械振动式陀螺接口电路设计与实现

介绍了一种电磁驱动电容检测的微机械振动式陀螺的接口电路,电路由自激驱动电路和信号检测处理电路组成。自激驱动部分利用陀螺自身的谐振特性配合反馈电路产生自激振荡,同时为检测部分提供了稳定的同步信号;检测部分利用该同步信号和陀螺的输出信号进行同步解调,得到角速度信号。最后对该电路的性能和测试结果进行了分析。

振动轮式微机械陀螺仪数学模型及工作状况分析

介绍了振动轮式微机械陀螺仪的工作原理 ,给出了振动轮式微机械陀螺仪的结构示意图和工作原理图 .利用刚体转动的欧拉动力学方程 ,通过严格的力学分析和严密的数学验算推导了振动轮式微机械陀螺仪的一个数学模型 ,并对数学模型进行了简化 ,得到了近似解 .

振动轮式微机械陀螺动态特性的光学测试

建立了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像处理技术的光学测试系统。配有光学显微镜的高速摄像设备(32000 frame/s)记录并保存被测物瞬时序列图像,根据被测物的角振动特性设计相应的图像处理方法以获得振子各时刻的运动位移,并通过位移时间曲线分析振子的固有频率、阻尼系数及品质因子等动态特性参数。实验结果显示,频率测量误差<0.01%。高精度地测量了振动轮式微机械陀螺的动态特性,为微结构动态特性的研究提供了一个有效方法。

振动轮式微机械陀螺动力学方程、振动模态及其灵敏度分析

介绍了一种新的振动轮式微机机械陀螺仪的结构及工作原理 ,详细推导了该陀螺的动力学方程 ,分析了其运动规律 ,并建立了该陀螺的三维有限元模型 ,给出了前其四阶模态振型 。

振动轮式微机械陀螺仪微分方程模型的建立

介绍了振动轮式微机械陀螺仪的工作原理 ,给出了振动轮式微机械陀螺仪的结构示意图和工作原理图。利用刚体转动的欧拉动力学方程 ,通过严格的力学分析和严密的数学验算推导了振动轮式微机械陀螺仪的基座与驱动轮之间的夹角θ和驱动轮与外框架之间的夹角 φ 的关系的一个微分方程模型 ,并对这个微分方程数学模型进行了简化。

硅微机械振动轮陀螺仪非线性动力分析

本文简单介绍了硅微机械振动轮陀螺仪的工作原理，并给出了该陀螺仪的非线性运动方程和线性化运动方程．针对该陀螺仪的运动方程，进行了数值仿真研究．根据数值仿真结果，还提出为了提高测量的线性度必须采用闭环控制．同时，还给出了闭环控制的方案．

微机械轮式角振动陀螺气体阻尼特性研究

轮式角振动陀螺气体阻尼效应是影响其动态特性的主要因素。在充分研究轮式角振动陀螺结构特征的基础上,创建了角振动陀螺驱动模态滑膜阻尼数学解析模型,并给出了改进解析模型。利用有限差分算法求解极坐标系下雷诺方程,建立了敏感模态压膜阻尼简化分析模型。在5 Pa到10~5Pa压强范围内,进行了简化分析模型计算,同时对计算结果进行了与ANSYS仿真结果的比对。理论模型计算与仿真结果表明,敏感模态压膜阻尼是轮式角振动陀螺气体阻尼的主要产生机制。进而,从结构设计和控制电路的角度,给出了减小气体阻尼效应的有效方法。