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。     

嵌套环式MEMS振动陀螺的静电修调算法

对于工作在n=2模态谐振结构,静电修调是一种消除频率裂解、实现模态匹配的常用方法.基于环形谐振子的刚度扰动模型,提出了一种直观而实用的修调算法.通过巧妙地近似,并将嵌套环结构的内置修调电极等效为两簇簇带负刚度的“径向弹簧”,从而将单环谐振结构的理论模型成功应用于多环嵌套结构.最后通过静电修调实验对该算法进行了验证,实现了带误差谐振子的模态匹配.实验结果表明:通过该算法频率裂解从15 Hz左右被修到0.03 Hz左右.