差動(dòng)式電容微機(jī)械陀螺儀工藝制備及接口電路設(shè)計(jì).pdf

1、微機(jī)械陀螺儀以其結(jié)構(gòu)小、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為下一代陀螺儀的重要發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)都集中在電容式微機(jī)械陀螺儀的研制，但由于加工誤差和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等原因，電容式振動(dòng)微機(jī)械陀螺儀仍存在易受機(jī)械耦合和軸向加速度影響、檢測(cè)電容量低、靈敏度不高等缺點(diǎn)。本論文針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種差動(dòng)檢測(cè)式電容硅微機(jī)械陀螺儀，并對(duì)其相應(yīng)的接口電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真，論文的主要研究工作如下：
　　 1)結(jié)合現(xiàn)有的線(xiàn)振動(dòng)式陀螺儀，設(shè)計(jì)了一種差動(dòng)式電容檢

2、測(cè)微機(jī)械陀螺儀，對(duì)驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)梳齒的電容和梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)模態(tài)進(jìn)行了有限元仿真分析與驗(yàn)證。
　　 2)設(shè)計(jì)并完成了差動(dòng)式陀螺儀制備工藝流程，對(duì)梳齒結(jié)構(gòu)的ICP刻蝕進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)研究了刻蝕條件與梳齒線(xiàn)寬損失之間的關(guān)系。采取分步刻蝕的方法實(shí)現(xiàn)了梳齒間距線(xiàn)寬損失從3.47μm降至1.34μm。
　　 3)對(duì)制備好的陀螺儀進(jìn)行了開(kāi)環(huán)振動(dòng)測(cè)試，初步獲得了陀螺儀在大氣環(huán)境下驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)模態(tài)的幅頻特性曲線(xiàn)，并計(jì)

3、算了相應(yīng)的諧振頻率和品質(zhì)因子。
　　 4)通過(guò)有限元仿真和理論計(jì)算得出了梁加工傾角與諧振頻率的變化關(guān)系，獲得了加工誤差對(duì)陀螺儀模態(tài)頻率的影響規(guī)律，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程的優(yōu)化提供了參數(shù)依據(jù)。
　　 5)針對(duì)本差動(dòng)式電容檢測(cè)微機(jī)械陀螺儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合自激振蕩原理，設(shè)計(jì)了交流增益控制的閉環(huán)驅(qū)動(dòng)電路和基于相敏解調(diào)的角速度提取電路，對(duì)電路的重要參數(shù)進(jìn)行了仿真分析和電路實(shí)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)陀螺效應(yīng)檢測(cè)電路的可行性提供方案依據(jù)。