音叉式微机械陀螺的动力学耦合特性及振动灵敏度研究
发布时间：2021-03-08 23:05
微机械陀螺仪是一种基于哥氏效应来测量物体角速度的惯性传感器。它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,可广泛应用于军事和民用领域。随着微陀螺性能的不断提高,其应用对象越来越多,应用环境也越来越恶劣。由于微陀螺不可避免地受到耦合和外界振动的作用,导致微陀螺存在动力学耦合及振动灵敏度（外界振动引起的输出误差）问题。因此需要对微陀螺动力学耦合及振动灵敏度的抑制或消除进行深入的研究,以此来提高微陀螺的性能。基于以上背景,本文以自主设计的双质量块音叉式微机械陀螺为研究对象,通过理论研究、仿真分析、实验测试等手段,分别从结构和电学两个层面对音叉式微陀螺的动力学耦合特性及振动灵敏度进行了研究,为高性能微陀螺的优化设计提供重要的理论依据和参考价值。本文的主要研究工作和创新性研究成果简述如下:（1）考虑到微陀螺受到外界加速度引起的惯性力、耦合刚度力及耦合阻尼力的作用,分别建立了单质量块微陀螺的两自由度动力学一般方程、双质量块音叉式微陀螺的四自由度动力学一般方程和四质量块音叉式微陀螺的八自由度动力学一般方程,为微陀螺的动力学分析提供了理论前提。同时,着重分析了双质量块音叉式微陀螺存在的正交耦合、同相-反...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
加州大学伯克利分校的表面硅微机械陀螺
北京理工大学博士学位论文1997 年，德国 HSG-IMIT 研究所报道了单解耦微机械陀螺[24]，如图 1.3 所示。该陀螺为单解耦结构，由一个哥氏质量块、一个框架和两组弹性梁组成。2002 年，HSG-IMIT 又报道了类似的单解耦结构[25]，50Hz 带宽分辨率为 0.025 /s，全温下的零偏稳定性为 0.3 /s。美国加州大学 Berkeley 分校、韩国 Seoul 大学、韩国 Korean 大学、中科院上海微系统与信息技术研究所、东南大学、中北大学、北京理工大学、浙江大学等也对单解耦结构进行了相关研究[26-33]。
北京理工大学博士学位论文1997 年，德国 HSG-IMIT 研究所报道了单解耦微机械陀螺[24]，如图 1.3 所示。该陀螺为单解耦结构，由一个哥氏质量块、一个框架和两组弹性梁组成。2002 年，HSG-IMIT 又报道了类似的单解耦结构[25]，50Hz 带宽分辨率为 0.025 /s，全温下的零偏稳定性为 0.3 /s。美国加州大学 Berkeley 分校、韩国 Seoul 大学、韩国 Korean 大学、中科院上海微系统与信息技术研究所、东南大学、中北大学、北京理工大学、浙江大学等也对单解耦结构进行了相关研究[26-33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双质量解耦硅微陀螺仪的非理想解耦特性研究和性能测试[J]. 杨波,吴磊,周浩,胡迪,刘显学. 中国惯性技术学报. 2015(06)
[2]微机械陀螺正交耦合误差静电力抑制的有限元仿真研究[J]. 窦茂莲,刘飞,林梦娜,郭中洋. 导航定位与授时. 2015(05)
[3]高性能音叉结构MEMS陀螺的抗冲击设计[J]. 司朝伟,韩国威,宁瑾,赵永梅,杨富华. 微纳电子技术. 2014(05)
[4]硅微振动陀螺仪设计与性能测试[J]. 贾方秀,裘安萍,施芹,苏岩. 光学精密工程. 2013(05)
[5]微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究[J]. 贺琨,崔红娟,侯占强,刘学,肖定邦,吴学忠. 传感器与微系统. 2013(03)
[6]硅微陀螺仪正交耦合系数的计算及验证[J]. 姜劭栋,裘安萍,施芹,苏岩. 光学精密工程. 2013(01)
[7]一种全对称微机械陀螺的双级解耦机构特性[J]. 陈伟平,陈宏,郭玉刚,许鹏,刘晓为. 纳米技术与精密工程. 2009(03)
[8]结构解耦的双质量微陀螺仪结构方案设计与仿真[J]. 殷勇,王寿荣,王存超,盛平. 东南大学学报(自然科学版). 2008(05)
[9]对称解耦硅微陀螺仪结构设计研究[J]. 刘梅,周百令,夏敦柱. 传感技术学报. 2008(03)
[10]微机电系统（MEMS）技术的研究与应用[J]. 高世桥,曲大成. 科技导报. 2004(04)
博士论文
[1]基于新型梳状栅电容结构的微机械惯性传感器研究[D]. 郑旭东.浙江大学 2009
[2]全对称双级解耦微机械振动式陀螺研究[D]. 陈宏.哈尔滨工业大学 2008
[3]音叉振动式微机械陀螺结构动态性能解析与健壮性设计[D]. 张正福.上海交通大学 2007
[4]高信噪比电容式微机械陀螺的研究[D]. 李锦明.中北大学 2005
[5]基于滑膜阻尼效应的音叉式微机械陀螺研究[D]. 陈永.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
[6]栅结构微机械振动式陀螺[D]. 熊斌.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2001
硕士论文
[1]新型对称全解耦的双质量硅微陀螺仪结构设计与优化[D]. 戴波.东南大学 2015
本文编号：3071813
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
加州大学伯克利分校的表面硅微机械陀螺
北京理工大学博士学位论文1997 年，德国 HSG-IMIT 研究所报道了单解耦微机械陀螺[24]，如图 1.3 所示。该陀螺为单解耦结构，由一个哥氏质量块、一个框架和两组弹性梁组成。2002 年，HSG-IMIT 又报道了类似的单解耦结构[25]，50Hz 带宽分辨率为 0.025 /s，全温下的零偏稳定性为 0.3 /s。美国加州大学 Berkeley 分校、韩国 Seoul 大学、韩国 Korean 大学、中科院上海微系统与信息技术研究所、东南大学、中北大学、北京理工大学、浙江大学等也对单解耦结构进行了相关研究[26-33]。
北京理工大学博士学位论文1997 年，德国 HSG-IMIT 研究所报道了单解耦微机械陀螺[24]，如图 1.3 所示。该陀螺为单解耦结构，由一个哥氏质量块、一个框架和两组弹性梁组成。2002 年，HSG-IMIT 又报道了类似的单解耦结构[25]，50Hz 带宽分辨率为 0.025 /s，全温下的零偏稳定性为 0.3 /s。美国加州大学 Berkeley 分校、韩国 Seoul 大学、韩国 Korean 大学、中科院上海微系统与信息技术研究所、东南大学、中北大学、北京理工大学、浙江大学等也对单解耦结构进行了相关研究[26-33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双质量解耦硅微陀螺仪的非理想解耦特性研究和性能测试[J]. 杨波,吴磊,周浩,胡迪,刘显学. 中国惯性技术学报. 2015(06)
[2]微机械陀螺正交耦合误差静电力抑制的有限元仿真研究[J]. 窦茂莲,刘飞,林梦娜,郭中洋. 导航定位与授时. 2015(05)
[3]高性能音叉结构MEMS陀螺的抗冲击设计[J]. 司朝伟,韩国威,宁瑾,赵永梅,杨富华. 微纳电子技术. 2014(05)
[4]硅微振动陀螺仪设计与性能测试[J]. 贾方秀,裘安萍,施芹,苏岩. 光学精密工程. 2013(05)
[5]微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究[J]. 贺琨,崔红娟,侯占强,刘学,肖定邦,吴学忠. 传感器与微系统. 2013(03)
[6]硅微陀螺仪正交耦合系数的计算及验证[J]. 姜劭栋,裘安萍,施芹,苏岩. 光学精密工程. 2013(01)
[7]一种全对称微机械陀螺的双级解耦机构特性[J]. 陈伟平,陈宏,郭玉刚,许鹏,刘晓为. 纳米技术与精密工程. 2009(03)
[8]结构解耦的双质量微陀螺仪结构方案设计与仿真[J]. 殷勇,王寿荣,王存超,盛平. 东南大学学报(自然科学版). 2008(05)
[9]对称解耦硅微陀螺仪结构设计研究[J]. 刘梅,周百令,夏敦柱. 传感技术学报. 2008(03)
[10]微机电系统（MEMS）技术的研究与应用[J]. 高世桥,曲大成. 科技导报. 2004(04)
博士论文
[1]基于新型梳状栅电容结构的微机械惯性传感器研究[D]. 郑旭东.浙江大学 2009
[2]全对称双级解耦微机械振动式陀螺研究[D]. 陈宏.哈尔滨工业大学 2008
[3]音叉振动式微机械陀螺结构动态性能解析与健壮性设计[D]. 张正福.上海交通大学 2007
[4]高信噪比电容式微机械陀螺的研究[D]. 李锦明.中北大学 2005
[5]基于滑膜阻尼效应的音叉式微机械陀螺研究[D]. 陈永.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
[6]栅结构微机械振动式陀螺[D]. 熊斌.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2001
硕士论文
[1]新型对称全解耦的双质量硅微陀螺仪结构设计与优化[D]. 戴波.东南大学 2015
本文编号：3071813
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