电磁驱动微机械陀螺接口电路的研究

电磁驱动电容检测的力平衡微机械陀螺相对于压阻检测等方式的其他形式的微机械陀螺来说,具有高灵敏度及高精度的突出优点,但是其接口电路也比较复杂.这一接口电路从功能上可分为驱动电路和检测电路两个部分:驱动电路的主要功能是使微机械陀螺产生在驱动模态固有频率下的振幅稳定的正弦振动;检测电路的主要功能是拾取陀螺所产生的角速度信号....     

音叉振动式微机械陀螺弹性梁的研究

以一种音叉振动式微机械陀螺为研究对象,建立了四自由度微机械陀螺动力学模型,重点分析了驱动微弹性梁和检测微弹性梁刚度较大方向的微弹性系数对微机械陀螺动力学性能的影响.设计了三段检测梁和两段驱动梁并推导出其微弹性系数公式,建立了微弹性梁的评价函数,通过实例解析对微机械陀螺动力学性能进行了优化.结果表明:优化后的微机械陀螺具有较好的健壮性和较高的灵敏度.此研究结果适用于音叉式微机械陀螺,而且对其它MEMS器件的设计具有重要的参考价值.     

基于锁相技术的微机械陀螺闭环驱动电路

传统的闭环驱动电路其输出信号的频率与微机械陀螺驱动方向的固有频率存在一定偏差,且频率抖动较大,系统的建立时间较长．基于上述不足,在分析微机械陀螺闭环驱动方式工作原理的基础上,提出一种基于锁相技术的闭环驱动电路方案,电路进入稳定工作状态时,交流驱动电压与驱动方向敏感电流的相位及频率一致．微机械陀螺在驱动方向谐振,显著改善了输出信号的频率特性．仿真结果表明,这种闭环驱动电路输出信号频率与微机械陀螺驱动模态固有频率完全一致,频率抖动及系统建立时间分别是传统闭环驱动电路的38％和50％．通过实验验证了该方法的可行性     

硅微机械陀螺的差分电容信号处理技术

本文针对电容式微机械陀螺的接口电路设计、闭环驱动、微弱信号检测和处理等问题开展研究。在充分满足陀螺本身工作需要的甚础上设计并实现了它的接口电路。同时进行了初步的实验分析。得到的结果显示它基本完成了驱动陀螺并且解调检测陀螺信号的功能,并且取得了测试结果。     

具有栅结构与静电梳齿驱动的电容式微机械陀螺的仿真、设计与测试

电容式陀螺仪是一种振动式陀螺仪,由于加工的特殊性使其具有了传统的陀螺无法比拟的优点,从而拓宽了其应用领域.为了提高陀螺仪的检测精度,本文提出了一种静电梳齿驱动、栅结构的电容式检测的微机械陀螺仪的设计方法,并分析了其工作原理.运用ANSYS软件对陀螺结构进行了仿真和模态分析,仿真结果与理论计算结果相接近.所设计的陀螺结构采用体硅标准工艺方法进行了设计,并对其进行了流片加工和封装,最终得到了电容式微机械陀螺仪.实验测试的结果表明,陀螺驱动模态的固有频率为4.06kHz,灵敏度为0.027 9 v/((°)s-1).     

栅结构微陀螺大角速度信号输入下分辨率的研究

主要研究了大角速度信号输入对栅结构振动式微陀螺及其检测电路分辨率的影响。在0.01-200°/s的动态范围内,按照设计值,陀螺器件与检测电路组成的系统能够分辨0.01°/s的输入角速度变化。考虑到驱动电压和积分电容与敏感电容的特性差异的影响后,当输入角速度大于10°/s时,整个系统即无法分辨0.01°/s的输入角速度变化。针对这种情况,提出了在传感器件上集成关键元件的方法来解决大角速度信号输入下整个系统分辨率降低的问题。     

一种新型光学直流电压传感器

通过引进电光λ/4波片的Jones矩阵,阐明了用脉冲控制的电光波片构成的光学直流电压传感器的敏感特性;该传感器结构把被测量的直流电压信号转换成了交流脉冲控制的电压信号,因此输出电压信号对电磁干扰不敏感,且消除了输入光强波动的影响;双光路的输出结构消除了温度变化引起的干扰双折射的影响.用该传感器对-500～500V的直流电压进行了测量,其非线性误差在±0.5%以内,实验结果表明,该传感器结构是可行的.     

锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺的结构设计与振动分析EI北大核心CSCD

设计了锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺,分析了结构的模态顺序与振动灵敏度特性。所设计的结构驱动方向采用反平行杠杆机制,检测方向使用四根线弹性梁连接的锚点耦合圆环梁,实现了驱动方向和检测方向模态顺序的优化,其检测方向的同相频率比反相频率提高了30%。建立了音叉式陀螺的二阶振动微分方程,利用坐标变换法得出锚点耦合式比传统耦合式结构的反相和同相振动输出分别降低了74.8%与88.0%,并进行了Ansys仿真分析验证。在不牺牲陀螺灵敏度的前提下,锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺能够很好地实现模态优化和大幅降低振动输出误差。     

振弦式硅微机械陀螺

提出了一种新的振弦式硅微机械陀螺的设计方案,这一陀螺的制作采用硅微机械工艺.一方面,陀螺驱动模块采用电磁力驱动,这样能极大地提高驱动幅度;另一方面,陀螺检测模块采用差分的双振弦方式,从而提高了检测精度.通过陀螺检测模块的振弦将角速度的变化直接转换成输出信号的频率变化,这样能够极大地提高信号的抗干扰能力.理论分析表明,这...     

锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺的结构设计与振动分析

设计了锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺,分析了结构的模态顺序与振动灵敏度特性。所设计的结构驱动方向采用反平行杠杆机制,检测方向使用四根线弹性梁连接的锚点耦合圆环梁,实现了驱动方向和检测方向模态顺序的优化,其检测方向的同相频率比反相频率提高了30%。建立了音叉式陀螺的二阶振动微分方程,利用坐标变换法得出锚点耦合式比传统耦合式结构的反相和同相振动输出分别降低了74.8%与88.0%,并进行了Ansys仿真分析验证。在不牺牲陀螺灵敏度的前提下,锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺能够很好地实现模态优化和大幅降低振动输出误差。