針對當(dāng)前MEMS常規(guī)陀螺不能滿足高旋彈測姿的要求,課題組研制了一種可用于測量高旋彈角速率的微機械陀螺。該陀螺與常規(guī)陀螺不同,其主要利用彈體沿軸向的高速旋轉(zhuǎn)作為陀螺的驅(qū)動部分。當(dāng)彈體存在俯仰角速率或偏航角速率時就會產(chǎn)生哥氏力,質(zhì)量塊在哥氏力的作用下繞扭轉(zhuǎn)梁作角振動運動,導(dǎo)致陀螺質(zhì)量塊與極板間的電容發(fā)生變化,通過檢測電容的變化來實現(xiàn)對外部輸入角速率的測量。通過測試發(fā)現(xiàn)前期所設(shè)計陀螺抗過載能力差、輸出信號靈敏度較低,因此本文在前期設(shè)計的基礎(chǔ)上對陀螺結(jié)構(gòu)及檢測電路進行優(yōu)化,并對優(yōu)化后陀螺的性能進行測試,本文所研究主要內(nèi)容如下：（1）對陀螺的基本原理及輸出特性進行分析。首先對陀螺的基本原理進行分析；然后根據(jù)其工作原理建立其動力學(xué)方程,并對其輸出特性進行分析。（2）陀螺結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,在了解陀螺的基本原理和輸出特性后實現(xiàn)對陀螺結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。首先分析了陀螺結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型及改進方向；然后分析了陀螺的相關(guān)力學(xué)參數(shù)以及各結(jié)構(gòu)參數(shù)對陀螺輸出的影響,確定陀螺的結(jié)構(gòu)類型,并通過ANSYS軟件進行仿真分析；最后對優(yōu)化后陀螺的電學(xué)特性進行分析,驗證優(yōu)化后的可行性。（3）陀螺結(jié)構(gòu)工藝及版圖的設(shè)計,結(jié)合陀螺的結(jié)構(gòu)及工... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微機械陀螺的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微小電容檢測的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺的基本工作原理
    2.1 哥氏效應(yīng)
    2.2 旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺概述
    2.3 微機械陀螺的輸出特性分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    3.1 陀螺優(yōu)化的必要性及結(jié)構(gòu)選型
    3.2 陀螺相關(guān)力學(xué)參數(shù)分析
    3.3 陀螺的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.4 陀螺結(jié)構(gòu)的仿真分析
        3.4.1 模態(tài)分析
        3.4.2 靜力學(xué)分析
        3.4.3 諧波分析
    3.5 優(yōu)化后陀螺電學(xué)特性分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺的工藝與版圖設(shè)計
    4.1 陀螺加工關(guān)鍵工藝
    4.2 陀螺工藝設(shè)計
    4.3 陀螺版圖設(shè)計
        4.3.1 版圖設(shè)計規(guī)則
        4.3.2 陀螺版圖制作
    4.4 本章小結(jié)
第五章 旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺的信號檢測及性能測試
    5.1 陀螺接口電路
    5.2 陀螺信號檢測電路的優(yōu)化及驗證
        5.2.1 調(diào)節(jié)基底電容
        5.2.2 二級放大
    5.3 陀螺性能測試
        5.3.1 抗過載能力分析
        5.3.2 陀螺性能測試平臺介紹
        5.3.3 陀螺靜態(tài)指標(biāo)測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]國外激光制導(dǎo)武器現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J]. 周旭宜,劉滿倉.  飛航導(dǎo)彈. 2013(11)
[2]基于Pcap01芯片的高精度微電容檢測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 鄧麗莉,桑勝波,張文棟,唐曉亮,李朋偉,胡杰,李剛,菅傲群.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2013(08)
[3]慣性技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王巍.  自動化學(xué)報. 2013(06)
[4]硅微振動陀螺儀設(shè)計與性能測試[J]. 賈方秀,裘安萍,施芹,蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2013(05)
[5]MEMS傳感器現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 王淑華.  微納電子技術(shù). 2011(08)
[6]技術(shù)、產(chǎn)品和市場[J]. 王玲.  微納電子技術(shù). 2011(04)
[7]基于電容檢測芯片的電容檢測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張小勇,陳穎鳴,郭禹姬.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2010(06)
[8]無驅(qū)動結(jié)構(gòu)微機械陀螺理論分析[J]. 吳立鋒,嚴(yán)慶文,徐鴻卓,孫成祥,張偉,張福學(xué).  傳感技術(shù)學(xué)報. 2010(02)
[9]紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 汪中賢,樊祥.  飛航導(dǎo)彈. 2009(10)
[10]我國慣性儀器儀表的技術(shù)特點及發(fā)展綜述[J]. 趙民智,紀(jì)麗敏,萬承軍.  傳感器世界. 2009(07)

博士論文
[1]高深寬比微納結(jié)構(gòu)模擬、加工及應(yīng)用[D]. 孫廣毅.南開大學(xué) 2010
[2]一種壓阻式微機械陀螺的研究[D]. 陳雪萌.中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所） 2005
[3]電容式微慣性器件設(shè)計理論與方法研究[D]. 劉宗林.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]旋轉(zhuǎn)彈用MEMS陀螺微小電容檢測電路設(shè)計[D]. 黃建林.中北大學(xué) 2013
[2]旋轉(zhuǎn)彈載免驅(qū)動三軸MEMS陀螺研究[D]. 崔星.中北大學(xué) 2012
[3]壓電型微固體模態(tài)陀螺的性能優(yōu)化及檢測[D]. 胡小駿.上海交通大學(xué) 2012
[4]一種新型微機械陀螺儀的結(jié)構(gòu)與檢測系統(tǒng)研究[D]. 溫姣.電子科技大學(xué) 2011
[5]高精度微弱電容檢測技術(shù)研究[D]. 邢本鳳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[6]梳狀音叉雙線振動硅微機械陀螺儀的技術(shù)研究[D]. 管繼平.電子科技大學(xué) 2010
[7]MEMS工藝版圖三維重構(gòu)技術(shù)研究[D]. 方志華.西北工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：3176588