微型半球陀螺非轴对称结构的电刚度补偿方法研究

微型半球谐振陀螺仪可以感测角速度和转角。但由于实际结构的非轴对称性,导致感测上产生误差。提出了一种电刚度补偿方法,即调节67.5,°90,°112.5,°135°不同位置的4个平衡电极的电压来调节谐振体刚度,从而达到结构轴对称;并通过有限元分析方法和灵敏度法求得4个平衡电极的电压值。

主轴失准条件下的半球谐振陀螺电刚度补偿方法

半球谐振陀螺是一种基于哥氏效应的固体波动陀螺,其具有高精度、长寿命、高可靠性的优势。频差直接影响着陀螺仪表的测量精度。针对存在主轴失准角的情况,建立了包含主轴失准角在内的完整电刚度补偿动力学模型,并给出了不同失准角度下的谐振子电刚度补偿方案及仿真结果。仿真结果表明,利用多电极组合补偿方法能够实现对主轴失准条件下的残余频差的完全抑制,为谐振子频差的电刚度补偿方法提供了借鉴。

静电负刚度微机电加速度计的两种检测模式分析

为了探索能大幅提高灵敏度的全新检测模式,针对频率检测和模态局部化检测两种检测模式的静电负刚度微机电加速度计,进行了原理分析和仿真比较。通过分析两种检测模式下加速度计的敏感、检测原理,推导出其振动方程和检测信号的理想模型。研究发现系统的耦合系数和静电力是影响灵敏度与线性度的关键因素,并对此进行了有限元仿真与分析。仿真分析结果表明基于模态局部化检测的加速度计灵敏度为4.8/g,相对灵敏度为3800000 ppm,与传统频率检测方式相比相对灵敏度提高了三个数量级。同时耦合系数与模态局部化检测的加速度计相对灵敏度呈负相关增长趋势;静电力与两者相对灵敏度呈正相关趋势。针对两种检测方式的比较和影响两种检测模式性能因素的研究,对未来提高加速度计性能和结构设计提供一定的理论支持。

静电伺服微加速度计的量程设计

详细推导了静电伺服加速度计在定极板上施加直流偏压、交流驱动电压,动极板上有反馈直流电压和交流检测电压的情况下,检测质量(动极板)受到的静电力。通过对静电力的分析,得出静电伺服微加速度计的量程除了受系统能提供的最大静电力限制外,还需满足电刚度小于与机械刚度的条件,该电刚度是极板上所有的直流电压、交流电压产生的电刚度之和。离心实验证明,利用该原则设计的“叉指”结构静电伺服微加速度计的量程达到了设计值。该设计原则可以为此类加速度计的设计提供参考。

基于阶跃响应的加速度计Q值测试方法研究

随着电容式加速度传感器的广泛使用,对其品质因子、谐振频率等关键参数的器件级测试显得尤为重要。本文提出了一种简单有效的加速度计品质因子测试方法——阶跃响应测试法,详细分析了其测试原理及测试结果,并与传统的静电激励扫频测试法进行了对比。结果表明:两种测试方法中等效电刚度的不同,造成了测试结果的差异。