硅微陀螺儀力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性研究與試驗.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的迅速發(fā)展，硅微陀螺儀憑借體積小、重量輕、功耗低、易于集成化等優(yōu)點，得到世界各國政府、科技及工商界的高度重視。
　　硅微陀螺儀的環(huán)境適應(yīng)能力是衡量其性能的重要方面，也是影響其實現(xiàn)工程化和實用化的重要因素。其中力學(xué)環(huán)境（振動、沖擊）適應(yīng)性對于部分應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要。本文以實驗室自主研制的雙質(zhì)量硅微陀螺儀為對象，圍繞其在沖擊、振動載荷下的響應(yīng)分析及性能測試改進，從結(jié)構(gòu)剛度和檢測控制系統(tǒng)兩方面進行深入的分析研究與試驗。主要

2、內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　第一，在了解掌握硅微陀螺儀及其環(huán)境適應(yīng)性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)硅微陀螺儀的工作原理及其動力學(xué)模型，分析了其運動特性;基于沖擊、振動等外部動態(tài)載荷的作用機理，詳細(xì)分析了動態(tài)載荷對硅微陀螺儀表頭的影響機理，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)量化了沖擊、振動載荷對硅微陀螺儀的影響程度，分析表明，提高結(jié)構(gòu)剛度是改善硅微陀螺力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性的重要途徑。
　　第二，分析了正交誤差的來源及其表現(xiàn)形式，推導(dǎo)了其對硅微陀螺儀輸出

3、的影響形式。分別討論了基于耦合剛度校正以及力反饋控制的正交校正方法，綜合兩種校正方法設(shè)計實現(xiàn)了正交校正控制電路，進行了試驗和測試，驗證了校正方法及電路設(shè)計的正確性和有效性，較大提升了陀螺性能。
　　第三，研究了硅微陀螺儀開環(huán)檢測的工作原理，仿真分析了檢測模態(tài)的開環(huán)工作狀態(tài)及外部動態(tài)載荷對檢測模態(tài)的影響。分析并設(shè)計了基于力反饋技術(shù)的檢測閉環(huán)控制系統(tǒng)，推導(dǎo)了檢測模態(tài)的基帶模型，揭示了力反饋控制器增加系統(tǒng)阻尼的作用。仿真表明力反饋閉環(huán)控