發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 15:47

【摘要】：陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的核心慣性敏感器件之一,用來測量載體的角運(yùn)動(dòng)信息。微機(jī)電陀螺儀相比于傳統(tǒng)的陀螺儀具有功耗低、體積小、成本低可以批量化制造等優(yōu)點(diǎn),在消費(fèi)電子、汽車工業(yè)、航空航天以及武器裝備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,具有極大的發(fā)展?jié)撃芎吞嵘臻g。然而,微機(jī)電陀螺儀是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電耦合系統(tǒng),在生產(chǎn)制造過程中容易受到各種非理想因素的干擾,最終會(huì)降低微機(jī)電陀螺儀的工作性能。為了提高微機(jī)電陀螺儀的工作性能,從根本上分析各種干擾引入的誤差十分必要。本文以無驅(qū)動(dòng)梳齒便于批量化制造的蝶形微機(jī)電陀螺儀為研究對(duì)象,圍繞蝶形微機(jī)電陀螺儀的自身誤差進(jìn)行分析。對(duì)蝶形微機(jī)電陀螺儀的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了分析,詳細(xì)介紹了陀螺儀的敏感結(jié)構(gòu),推導(dǎo)了工作模態(tài)中的驅(qū)動(dòng)力矩和檢測力矩,分析了基于簡化模型的陀螺儀的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),分析了電容檢測電路和角速度解調(diào)電路的工作原理。對(duì)蝶形微機(jī)電陀螺儀的原理性誤差進(jìn)行了研究,基于具有耗散力的拉格朗日方程建立了蝶形微機(jī)電陀螺儀的完整動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了分析、簡化和求解,分析了原理性正交誤差項(xiàng)與有用信號(hào)項(xiàng)的關(guān)系。研究了傾斜支撐梁存在的結(jié)構(gòu)性誤差對(duì)陀螺儀的靈敏度以及驅(qū)動(dòng)力矩的影響。對(duì)蝶形微機(jī)電陀螺儀的敏感結(jié)構(gòu)誤差進(jìn)行了分析,分析了質(zhì)量塊的誤差對(duì)工作模態(tài)諧振角頻率、陀螺儀輸出幅值的影響。分析了電極誤差中的電極面積不等和電極間隙不等以及裝配誤差中的線性錯(cuò)位誤差和角度錯(cuò)位誤差對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩、差分驅(qū)動(dòng)電容變化量、差分檢測電容變化量的影響�；诘挝C(jī)電陀螺儀的完整動(dòng)力學(xué)方程的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),提出了針對(duì)蝶形微機(jī)電陀螺儀的誤差模型,設(shè)計(jì)了測試試驗(yàn),經(jīng)過試驗(yàn)得到了誤差模型中的各項(xiàng)系數(shù)。
【圖文】：

輸入軸檢測質(zhì)量內(nèi)框驅(qū)動(dòng)讀取電極外框出軸激勵(lì)電極基座圖 1-1 德雷珀實(shí)驗(yàn)室的框架式微機(jī)電陀螺儀實(shí)驗(yàn)室研制出線振動(dòng)音叉式微機(jī)電陀作方式為靜電驅(qū)動(dòng)和電容檢測，，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)，檢測模態(tài)運(yùn)動(dòng)為兩塊硅制平板，該微機(jī)電陀螺儀的零偏漂移為 0.2°/s]。

a）GG5300 b）HG1900CA50圖 1-3 霍尼韋爾公司的微機(jī)電陀螺儀和微慣性組合系統(tǒng)亞德諾半導(dǎo)體公司（Analog Devices）在 2002 年研制出一款音微機(jī)電陀螺儀，驅(qū)動(dòng)模態(tài)和檢測模態(tài)都是線振動(dòng)，因此驅(qū)動(dòng)振設(shè)計(jì)值增大，靈敏度也得到提高。目前該公司研制的微機(jī)電陀
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN965

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本文編號(hào)：2683761