基于驱动频率的硅微陀螺零偏补偿方法研究

针对硅微陀螺的零偏受环境温度影响比较敏感的问题,研究了一种新的温度补偿方案。通过研究驱动频率的温度特性,发现驱动频率与温度之间存在很好的线性关系,经过适当的标定,驱动频率可以作为内置温度传感器取代传统的温度传感器,解决了传统传感器温度不准确和测量滞后的问题。建立了驱动频率与零偏的模型,对硅微陀螺的零偏进行了温度补偿验证。验证试验表明,在-40℃～60℃全温区范围内,零偏温度灵敏度由0.053°/(s.℃)提高到0.00244°/(s.℃),有效地改善了全温区的零偏温度系数。     

单晶硅等效机械特性的实验研究

单晶硅广泛应用于MEMS器件中。根据等效刚度原理,单晶硅可以简化为各向同性材料。介绍了一种采用湿法腐蚀工艺加工的倾斜硅梁,并利用频率响应特性测试了其等效杨氏模量和等效泊松比。采用(100)硅片制作了八组不同尺寸参数的倾斜硅梁。梁的宽度尺寸间隔为30μm,尺寸范围为30μm～240μm,对应宽高比为1/8～1。实验结果证明了等效杨氏模量与倾斜梁尺寸无关,而等效泊松比不仅和单晶硅的特性相关,而且受倾斜梁尺寸的影响。实验得到的等效杨氏模量为170.51 GPa±2.08 GPa。对等效泊松比的测量结果在Matlab中进行了多项式拟合,7次拟合多项式已经与测试结果具有很好的一致性。     

杯形波动陀螺振型偏移角快速辨识方法

振型偏移角辨识是杯形波动陀螺平衡调节工序的关键步骤.在研究了杯形波动陀螺振型分布与压电电极信号输出关系的基础上,根据陀螺两阶相邻工作模态下其固有轴系分布相差45°的特点,提出了一种基于压电电极输出信号检测的杯形波动陀螺振型偏移角快速辨识方法,该方法可消除杯形波动陀螺压电电极振动传递效率差异对振型测试带来的影响,准确辨识出振型偏移角度,同时可计算出各压电电极振动传递效率的比例关系.采用该方法对杯形波动陀螺原理样机进行振型偏移角辨识,并将辨识结果与激光测振仪对样机的振型测试数据进行比较,结果表明该方法电路实现简单,耗时短,计算准确,可有效提高振型偏移角的辨识效率.研究工作可为杯形波动陀螺平衡调节和测控电路设计提供参考.