陀螺是測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體旋轉(zhuǎn)角速度的儀器,是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的組成部分,在軍用與民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。微機(jī)械陀螺是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ耐勇?與傳統(tǒng)的陀螺相比,具有體積小、功耗低、集成度高、易于批量化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、無(wú)人控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。國(guó)外對(duì)微機(jī)械陀螺研究起步較早,目前市面上已經(jīng)有高性能的微機(jī)械陀螺產(chǎn)品。但國(guó)外在微機(jī)械陀螺的產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)方面對(duì)我國(guó)嚴(yán)格控制,迫使我們必需研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能微機(jī)械陀螺產(chǎn)品,打破國(guó)外的壟斷與封鎖。因此,研制高性能的微機(jī)械陀螺具有重要的戰(zhàn)略意義。本實(shí)驗(yàn)室針對(duì)蝶翼式硅微陀螺開(kāi)展了多年的研究,取得了豐碩的成果。但目前所研制的蝶翼式硅微陀螺采用法向靜電力驅(qū)動(dòng),陀螺驅(qū)動(dòng)模態(tài)的振動(dòng)存在法向分量,使得驅(qū)動(dòng)振幅與電容間隙互相制約,限制了性能的進(jìn)一步提升。基于這一問(wèn)題,本文提出了一種切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺結(jié)構(gòu),并對(duì)其工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝與誤差分析等開(kāi)展了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺的基本工作原理。介紹了法向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺結(jié)構(gòu),結(jié)合靜電吸合效應(yīng),分析了驅(qū)動(dòng)振幅與電容間隙的相互限制;研究了切向... 

【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：138 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與研究意義
    1.2 國(guó)外研究綜述
        1.2.1 靜電力驅(qū)動(dòng)方式研究
        1.2.2 加工工藝研究
    1.3 國(guó)內(nèi)研究綜述
        1.3.1 靜電力驅(qū)動(dòng)方式研究
        1.3.2 加工工藝研究
    1.4 實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)
    1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺基礎(chǔ)理論
    2.1 法向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺簡(jiǎn)介
        2.1.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
        2.1.2 存在不足
    2.2 切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺工作原理
        2.2.1 平行板電容器靜電力分析
        2.2.2 總體結(jié)構(gòu)及工作模態(tài)
        2.2.3 敏感結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析
    2.3 切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺動(dòng)態(tài)特性分析
        2.3.1 電容靈敏度分析
        2.3.2 機(jī)械熱噪聲分析
    2.4 驅(qū)動(dòng)控制與信號(hào)檢測(cè)方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺設(shè)計(jì)
    3.1 驅(qū)動(dòng)梳齒設(shè)計(jì)
        3.1.1 驅(qū)動(dòng)梳齒分布方式設(shè)計(jì)
        3.1.2 驅(qū)動(dòng)梳齒長(zhǎng)度設(shè)計(jì)
        3.1.3 驅(qū)動(dòng)梳齒寬度設(shè)計(jì)
    3.2 敏感結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)
    3.3 驅(qū)動(dòng)振幅分析
    3.4 基于TGV的三層全對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 關(guān)鍵加工工藝研究
    4.1 硅敏感結(jié)構(gòu)加工工藝研究
        4.1.1 掩膜材料選取
        4.1.2 掩膜板設(shè)計(jì)
        4.1.3 刻蝕截止層材料選擇
        4.1.4 敏感結(jié)構(gòu)加工工藝流程
    4.2 TGV襯底加工工藝研究
        4.2.1 玻璃回流工藝
        4.2.2 硅深槽加工
        4.2.3 玻璃回流關(guān)鍵參數(shù)研究
        4.2.4 玻璃回流界面氣密性驗(yàn)證
    4.3 圓片級(jí)封裝工藝研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 誤差分析與抑制
    5.1 硅敏感結(jié)構(gòu)加工誤差分析與抑制
        5.1.1 敏感結(jié)構(gòu)厚度誤差
        5.1.2 矩形梁尺寸誤差
        5.1.3 側(cè)壁陡直度誤差
        5.1.4 加工誤差抑制
    5.2 法向靜電力誤差分析與抑制
        5.2.1 “硅-電極”兩層結(jié)構(gòu)法向靜電力誤差來(lái)源
        5.2.2 鍵合對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)陀螺輸出的影響
        5.2.3 三層全對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)對(duì)法向靜電力誤差的抑制
    5.3 環(huán)境溫度誤差分析與抑制
        5.3.1 溫度誤差對(duì)陀螺靈敏度的影響
        5.3.2 靜電負(fù)剛度效應(yīng)
        5.3.3 靜電負(fù)剛度效應(yīng)對(duì)溫度誤差的抑制
    5.4 非線性誤差分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 切向靜電力驅(qū)動(dòng)蝶翼式硅微陀螺性能測(cè)試
    6.1 器件級(jí)封裝陀螺性能測(cè)試
    6.2 圓片級(jí)真空封裝氣密性測(cè)試
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]A novel robust design method for the sense mode of a MEMS vibratory gyroscope based on fuzzy reliability and Taguchi design[J]. HE ChunHua,ZHAO QianCheng,HUANG QinWen,LIN LongTao,YANG ZhenChuan,ZHANG DaCheng,YAN GuiZhen.  Science China（Technological Sciences）. 2017(02)
[3]慣性導(dǎo)航技術(shù)淺析[J]. 董進(jìn)武.  儀表技術(shù). 2017(01)
[4]論混合式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)[J]. 馮培德.  中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(03)
[5]基于9DOF IMU的AUV慣性導(dǎo)航技術(shù)研究[J]. 楊磊,龐碩,楊耀民,景春雷,高偉,劉慶亮,馬俊.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2016(03)
[6]機(jī)載慣性導(dǎo)航技術(shù)綜述[J]. 雷宏杰,張亞崇.  航空精密制造技術(shù). 2016(01)
[7]基于MEMS技術(shù)的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 李榮冰,劉建業(yè),曾慶化,華冰.  中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2004(06)

博士論文
[1]蝶翼式微陀螺零偏穩(wěn)定性提升關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 侯占強(qiáng).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]全對(duì)稱(chēng)雙級(jí)解耦微機(jī)械振動(dòng)式陀螺研究[D]. 陳宏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]靜電梳齒結(jié)構(gòu)的MEMS分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 李燕斌.華中科技大學(xué) 2008
[4]微結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)特性研究[D]. 王洪喜.西安電子科技大學(xué) 2006

碩士論文
[1]梳齒式振動(dòng)微機(jī)械諧振器的相關(guān)特性研究[D]. 許立.杭州電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3165619