液浮轉子式微陀螺的熱學特性分析.pdf

1、MEMS微陀螺作為集合MEMS技術與陀螺技術的微傳感器,是慣性傳感器領域研究的熱點。陀螺的熱學特性是影響器件穩(wěn)定性與靈敏度的關鍵。本課題針對一種新型MEMS液浮轉子式微陀螺,采用仿真與實驗相結合的方法對陀螺的熱學特性進行了研究與分析。
　　本論文首先對液浮轉子式微陀螺的結構與工作原理進行闡述,進而建立其轉子系統(tǒng)與定子系統(tǒng)的熱源的數學以及有限元模型。其次利用COMSOLMultiphysics軟件對陀螺的溫度場分布進行建模與仿真,對

2、比陀螺采用三種不同粘滯系數的浮液在低速、中速、高速情況時的溫升情況,并分析傳熱路徑與溫度梯度。第三,利用紅外熱像儀對陀螺工作狀態(tài)時的溫度場分布進行了測試,得到了穩(wěn)定轉速時的溫升情況,與仿真溫度誤差在1℃以內,驗證了仿真的合理性。繪制出定子、轉子區(qū)域的最高溫與最低溫曲線并進行分析,陀螺三種浮液的溫度梯度為0.3℃～0.5℃。最后,通過COMSOL模擬了浮液溫度梯度引發(fā)的Marangoni熱對流,并分析熱對流對浮液速度場的影響,當溫差為0.