本文選題：三軸陀螺　切入點(diǎn)：對(duì)稱　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)三軸檢測(cè)微陀螺儀的單片集成,本文提出了一種完全對(duì)稱的四方陀螺結(jié)構(gòu)。文中首先介紹了該課題的研究背景及研究意義,說(shuō)明了所設(shè)計(jì)的陀螺的工作原理,提出了動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型,并給出了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程的詳細(xì)推導(dǎo),對(duì)該陀螺進(jìn)行了阻尼分析。文章隨后給出了陀螺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,對(duì)陀螺的交叉耦合效應(yīng)進(jìn)行了分析,并計(jì)算出了陀螺的部分性能參數(shù)。文中利用軟件對(duì)陀螺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析,對(duì)陀螺進(jìn)行了幅頻特性分析、靜態(tài)分析以及模態(tài)分析,并重點(diǎn)分析了陀螺中的彈性梁,以研究彈性梁尺寸對(duì)陀螺性能的影響。分析與計(jì)算結(jié)果表明,該陀螺在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的驅(qū)動(dòng)模態(tài)以及z軸檢測(cè)模態(tài)品質(zhì)因數(shù)分別可以達(dá)到9826、9834,而x/y軸檢測(cè)模態(tài)品質(zhì)因數(shù)為348,通過(guò)真空封裝以及開(kāi)阻尼孔的方法可以大大提高這一性能。陀螺的z軸、x/y軸檢測(cè)靈敏度分別為30.192 fF/(°/s)以及38.541 fF/(°/s),在施加100G載荷下所受最大應(yīng)力為1.942MPa,陀螺各模態(tài)的固有頻率分別為57.345KHz、57.382KHz以及57.395KHz,各模態(tài)間匹配性能較好。對(duì)陀螺結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果表明該陀螺基本滿足了設(shè)計(jì)要求。文章隨后對(duì)陀螺的接口電路進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了其驅(qū)動(dòng)-檢測(cè)電路的框架結(jié)構(gòu),并分析了其中部分關(guān)鍵子電路。最后介紹了MEMS陀螺的加工工藝,基于SOI工藝設(shè)計(jì)了陀螺的制備工藝流程。
[Abstract]:In order to realize the monolithic integration of triaxial microgyroscopes, a completely symmetric tetragonal gyroscope structure is presented in this paper.This paper first introduces the research background and significance of the subject, explains the working principle of the designed gyroscope, puts forward a simplified dynamic model, and gives a detailed derivation of the corresponding dynamic equation, and analyzes the damping of the gyroscope.Then the structure design of gyroscope is given, the cross-coupling effect of gyroscope is analyzed, and some performance parameters of gyroscope are calculated.In this paper, the structure of gyroscope is simulated and analyzed by software. The amplitude and frequency characteristics, static analysis and modal analysis of gyroscope are analyzed, and the elastic beam in gyroscope is analyzed in order to study the influence of the size of elastic beam on the performance of gyroscope.The results of analysis and calculation show that,The driving mode and the z axis detection mode quality factor of the gyroscope under standard atmospheric pressure can reach 9826 ~ 9834, respectively, while the x / y axis detection mode quality factor is 348. This performance can be greatly improved by vacuum packaging and opening of damping hole.The research results of the gyroscope structure show that the gyroscope basically meets the design requirements.Then the interface circuit of gyroscope is analyzed, the frame structure of driving-detection circuit is designed, and some key sub-circuits are analyzed.Finally, the processing technology of MEMS gyroscope is introduced, and the preparation process of gyroscope is designed based on SOI process.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN96

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張光樞;陀螺系統(tǒng)的非線性穩(wěn)定性[J];兵工學(xué)報(bào);1987年04期

2 羅超;張曉紅;;陀螺系統(tǒng)的解耦分析[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;1987年03期

3 魏文儉;秦石喬;戰(zhàn)德軍;李華;張寶東;;激光仿真導(dǎo)引頭陀螺穩(wěn)定控制的研究[J];紅外與激光工程;2008年S3期

4 ;新書架[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1982年05期

5 張登偉;舒曉武;;軸向磁敏法評(píng)價(jià)消偏陀螺的性能[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年04期

6 馬迎建;劉瀟;潘江江;;光學(xué)諧振陀螺調(diào)制與反饋信號(hào)研究[J];電子測(cè)量技術(shù);2008年12期

7 張登偉;牟旭東;舒曉武;劉承;;兩種消偏陀螺的軸向磁場(chǎng)靈敏度[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年01期

8 高樺;鐘昊;;基于GPRS的陀螺綜合虛擬測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2011年03期

9 楊艷明;伊小素;張晨;;分時(shí)復(fù)用三軸陀螺相位差估計(jì)算法研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2010年11期

10 溫佰仟;劉建業(yè);李榮冰;;MEMS硅微陀螺儀系統(tǒng)級(jí)建模與仿真研究[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2007年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 金仲和;丁衡高;馬慧蓮;丁純;周柯江;王躍林;袁祖武;;微型化陀螺研究進(jìn)展和展望[A];2005年慣性技術(shù)科技工作者研討會(huì)論文集[C];2005年

2 魏文儉;秦石喬;戰(zhàn)德軍;李華;張寶東;;激光仿真導(dǎo)引頭陀螺穩(wěn)定控制的研究[A];2008年激光探測(cè)、制導(dǎo)與對(duì)抗技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

3 盧瑩;;斜置陀螺在軌故障診斷及重構(gòu)[A];全國(guó)第十二屆空間及運(yùn)動(dòng)體控制技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

4 鄭旭東;馮舟;梁新建;萬(wàn)蔡辛;李丹東;;典型高性能MEMS陀螺的比較分析[A];微機(jī)電慣性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)——慣性技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)發(fā)展方向研討會(huì)文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 仲紅秀;幾類非線性問(wèn)題的迭代解法及其應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2016年

2 梁海波;基于陀螺冗余的微慣性系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

3 李新剛;微機(jī)電陀螺誤差建模及其在飛行器組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

4 陳宏;全對(duì)稱雙級(jí)解耦微機(jī)械振動(dòng)式陀螺研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 何昆鵬;MEMS慣性器件參數(shù)辨識(shí)及系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

6 隋永楓;轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的求解辛體系及其數(shù)值計(jì)算方法[D];大連理工大學(xué);2006年

7 黃衛(wèi)權(quán);艦船用平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

8 毛慧;諧振式微光學(xué)陀螺研究[D];浙江大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 樊波;硅微角振動(dòng)陀螺振動(dòng)靈敏度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法[D];蘇州大學(xué);2016年

2 趙銀武;數(shù)字陀螺系統(tǒng)中鎖相電路的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 車?yán)^鵬;數(shù)字硅陀螺接口電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 胡永菲;一種用于數(shù)字陀螺系統(tǒng)中LDO設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 汪亮亮;陀螺系統(tǒng)中高精度∑-ΔAADC的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 許曉東;用于數(shù)字陀螺系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)環(huán)路電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 陳竟成;一種基于SOI工藝的三軸單片微陀螺儀的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

8 呂琦煒;基于改進(jìn)卡爾曼濾波的虛擬陀螺研究[D];上海交通大學(xué);2015年

9 李yN楠;轉(zhuǎn)子式陀螺電極結(jié)構(gòu)建模分析與檢測(cè)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 孟紅秋;無(wú)陀螺及單陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1715693