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

【摘要】：為了實現(xiàn)三軸檢測微陀螺儀的單片集成,本文提出了一種完全對稱的四方陀螺結(jié)構(gòu)。文中首先介紹了該課題的研究背景及研究意義,說明了所設計的陀螺的工作原理,提出了動力學簡化模型,并給出了相應的動力學方程的詳細推導,對該陀螺進行了阻尼分析。文章隨后給出了陀螺的結(jié)構(gòu)設計方案,對陀螺的交叉耦合效應進行了分析,并計算出了陀螺的部分性能參數(shù)。文中利用軟件對陀螺結(jié)構(gòu)進行了仿真分析,對陀螺進行了幅頻特性分析、靜態(tài)分析以及模態(tài)分析,并重點分析了陀螺中的彈性梁,以研究彈性梁尺寸對陀螺性能的影響。分析與計算結(jié)果表明,該陀螺在標準大氣壓下的驅(qū)動模態(tài)以及z軸檢測模態(tài)品質(zhì)因數(shù)分別可以達到9826、9834,而x/y軸檢測模態(tài)品質(zhì)因數(shù)為348,通過真空封裝以及開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。對陀螺結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果表明該陀螺基本滿足了設計要求。文章隨后對陀螺的接口電路進行了分析,設計了其驅(qū)動-檢測電路的框架結(jié)構(gòu),并分析了其中部分關鍵子電路。最后介紹了MEMS陀螺的加工工藝,基于SOI工藝設計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.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN96

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本文編號：1715693