硅微振动陀螺的理论分析

应用欧拉动力学基本方程，对双框架结构的硅微型振动陀螺进行了理论分析，给出了完整的陀螺动力学方程，并且从灵敏度和驱动技术的角度对这种陀螺的机理作了探讨。     

硅微型机械振动陀螺的制备

详细介绍了双框架结构的硅微型机械振动陀螺的工作原理及工艺，设计并试制出了挠性轴厚度为０．８μｍ的三种不同尺寸的双框架结构的硅微型机械振动陀螺的样品，其机械结构的主要尺寸误差可控制在１０％以内。     

硅微机械振动陀螺的静电驱动

详细分析了双框架结构的硅微机械振动陀螺的驱动技术。结果说明：为了获得陀螺的最佳灵敏度，陀螺外框架上外加驱动电压的人小和频率的选择受到陀螺内外框架固有频率的约束。     

CMOS-MEMS体硅陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。本文通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。     

CMOS-MEMS体硅集成陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求.通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真.通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计.     

微机械陀螺振动失效机理及可靠性设计研究

高加速极限试验可快速暴露MEMS陀螺的缺陷和薄弱环节,针对复合环境应力试验的陀螺失效品,开展了详细的失效定位和机理分析,推导了引线的振动响应特性和固有模态,并提出了引线的抗振设计方法。仿真和实验结果表明,引线固有频率的理论推导模型比较精确,通过缩短引线长度可有效提高引线的固有频率和降低振动应力,从而增强其抗振能力。优化设计后陀螺可耐受频率为0~10 kHz、总均方根为30 gn的加速度随机振动。     

微型振动陀螺仪驱动电路的设计与优化

微陀螺驱动电压的频率和幅值稳定性是影响微陀螺工作性能的重要因素.针对微型振动陀螺仪的驱动电路设计问题,采用DSP的脉宽调制(PWM)功能发出正弦波,并采用闭环推挽式驱动控制方式,实现了驱动电压频率和幅值的高稳定性.同时对驱动电路中的带通滤波电路采用了最优化设计方法使得所设计的电路比原来的电路的带宽下降了50%.     

硅微陀螺漂移数据滤波方法研究

针对硅微陀螺测量信号特点,建立其测量信号-阶差分后的AR(2)信号模型,得到了硅微陀螺测量系统的状态方程和输出方程,根据该模型,采用鲁棒性很强的H_∞滤波方法,可以将静态漂移测量信号的标准差提高了一个数量级,动态信号的信噪比提高了6 dB,大大提高了硅微陀螺的测量精度.H_∞滤波效果和实时性比小波变换要好.     

硅微陀螺模态频率温度特性的研究

硅微机械陀螺的零位输出受温度影响较大,为提高精度,对其进行温度误差补偿很有必要,而陀螺表头真空封装后内部温度难以直接测量.通过研究模态频率与温度之间的关系,发现驱动轴谐振频率与温度之间存在很好的线性相关性,同时具有很好的温度重复性.由于谐振频率的精度很高,所以用谐振频率测量温度会有很好的分辨率.因此,可以利用驱动模态的谐振频率来标定陀螺表头内部的温度,为下一步的温度补偿提供新的方法.     

基于公理设计理论的微机械石英陀螺的研究

运用公理设计的理论分析了振动陀螺的原理,提出了振动陀螺的公理设计模型,并用这种模型对微机械石英陀螺的振动敏感元件—石英音叉片进行了解耦分析。运用灵敏度的有限元分析方法对石英音叉片的解耦设计的优劣进行了评价,为后续的设计提供有益的参考。     

壳体加速度对硅微角振动陀螺仪性能的影响

分析了壳体加速度对硅微角振动陀螺仪性能的影响,导出并分析了不平衡摆性误差和正交不平衡误差。     

硅微Z轴谐振陀螺仪闭环伺服控制系统设计

根据自行设计的硅微Z轴谐振陀螺仪的工作原理,提出了闭环伺服控制系统模型,在对开环检测模型分析的基础上设计了闭环伺服控制系统,并用Matlab软件对闭环伺服系统的频域和时域特性进行了仿真分析,选取了合适的校正环节及优化参数,使系统有较高的稳定裕度和较好的动态特性.通过实验调试实现了初始检测电容差引起的信号以及正交信号的反馈抑制控制,达到了较高的控制精度.     

硅微机械谐振式陀螺仪的技术研究

介绍了硅微机械谐振式陀螺仪的工作原理,设计了一种新型微机械谐振式陀螺,并用有限元方法进行了仿真,制造了一批样机,进行了初步的驱动特性实验.结果表明,该微机械谐振陀螺仪实际驱动模态的谐振频率与仿真值的最大误差小于6%,满足设计要求.     

一个改进型的双框架硅微机械陀螺仪􀀁

本文分析了双框架式硅微机械陀螺仪的作用机理,提出了改进双框架式硅微机械陀螺仪性能的措施.仿真结果表明,通过改进,陀螺仪的灵敏度和信噪比都可以大大提高.     

新颖双框架角振动微机械陀螺的制作

介绍了新颖双框架角振动微机械陀螺的工作原理、结构特点、制备工艺及关键工艺的实验结果     

无驱动结构微机械陀螺理论分析

应用欧拉动力学基本方程,对无驱动结构的硅微机械陀螺进行了理论分析,推导出陀螺在俯仰和偏航角速度同时存在情况下的动力学方程,建立了陀螺输出信号的数学模型。理论分析了陀螺输出信号的特点以及与俯仰、偏航角速度的关系。最后,通过实物仿真实验,验证了推导的正确性,为无驱动结构陀螺的应用提供了理论指导。     

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．