本文關(guān)鍵詞：單芯片集成加速度計(jì)陀螺儀設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中北大學(xué)》 2006年

單芯片集成加速度計(jì)陀螺儀設(shè)計(jì)研究

唐軍  

【摘要】：在充分調(diào)研和分析國(guó)內(nèi)外微機(jī)械慣性傳感器研究狀況的基礎(chǔ)上,針對(duì)目前組合式慣性測(cè)量組合中加速度計(jì)與陀螺儀組合體積大,安裝精度低,耦合誤差較大等缺點(diǎn),本論文設(shè)計(jì)了單芯片集成加速度計(jì)陀螺儀,并對(duì)這一前沿性的研究課題進(jìn)行了較為深入的分析和討論。 論文提出的單芯片微機(jī)械加速度計(jì)陀螺儀結(jié)構(gòu),利用同一質(zhì)量塊,實(shí)現(xiàn)同方向上加速度和角速度的檢測(cè)。該結(jié)構(gòu)采用靜電驅(qū)動(dòng)、折疊梁支撐設(shè)計(jì)以及兩類慣性參量獨(dú)立的差分電容檢測(cè)方式,可以很好的抑制結(jié)構(gòu)的交叉耦合以及兩類慣性參量之間的信息耦合,實(shí)現(xiàn)高的檢測(cè)精度。 針對(duì)加速度計(jì)陀螺儀的結(jié)構(gòu)及工作原理建立了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型,并利用該模型對(duì)加速度計(jì)陀螺儀的角速度和加速度的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了分析和仿真。分析結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的加速度計(jì)陀螺儀可以很好的實(shí)現(xiàn)同方向上的加速度和角速度的檢測(cè)。 考慮加速度計(jì)陀螺儀作為多維力學(xué)傳感器,結(jié)構(gòu)當(dāng)中最主要的誤差是結(jié)構(gòu)耦合誤差,論文對(duì)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的各種固有耦合誤差以及工藝誤差進(jìn)行了建模分析,并對(duì)相應(yīng)的解耦方法進(jìn)行了研究。 對(duì)加速度計(jì)陀螺儀的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì),采用ANSYS的結(jié)構(gòu)仿真分析模塊,實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)的核心部件之一的彈簧梁支撐系統(tǒng)進(jìn)行了尺寸優(yōu)化,使得結(jié)構(gòu)在靈敏度和強(qiáng)度等方面都處于一個(gè)較優(yōu)的狀況,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的模態(tài)匹配;通過(guò)力電耦合分析,對(duì)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和靜電檢測(cè)部分進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì),得出了輸入信號(hào)與檢測(cè)電容之間的變化關(guān)系以及梳狀驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)特性。 在考慮加速度計(jì)陀螺儀結(jié)構(gòu)特性以及現(xiàn)有的加工工藝條件,論文設(shè)計(jì)出了一套適用于該結(jié)構(gòu)的微機(jī)械表面加工工藝和相對(duì)應(yīng)的工藝版圖。 初步探討了加速度計(jì)陀螺儀的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)加速度計(jì)陀螺儀的驅(qū)動(dòng)以及微小電容檢測(cè)電路系統(tǒng)框圖進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

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