微机械陀螺温度特性理论和实验研究(3)
时间:2019-12-07 20:18 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
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图1.2.1.2 音叉陀螺的不正交与修调 左上：反应离子刻蚀后的典型梁截面 右上：修正量。下：修正后的梁 （4）液力耦合与抽真空：倾斜板、检测质量块或驱动速度所引起的流动升力现象被称作“冲浪效应”。由于温度使气体黏度发生变化，这个流动升力会引起一个驱动速度的偏置。为了减少这种流动升力，可以在陀螺上生产释放孔或者抽真空。释放孔方案的挤压阻尼与流动升力已经有明确的理论分析。通过这两种方式加工的陀螺，流动升力的影响都可以有效地减少。除了减少液力耦合，抽真空还被应用在高性能陀螺中，用以降低阻尼、控制检测轴与驱动轴之间的相位量级、降低布朗运动、增强分辨率等等。降低阻尼可以减小静电驱动力，降低因结构问题而导致驱动力耦合至检测轴的影响。 （5）明确主要噪声源：检测前置放大器中电压噪声和检测质量块的布朗运动在宽带噪声中占主导地位。 （6）慎重考虑特征频率：双质量音叉陀螺共有12个模态，当设计高性能音叉陀螺时，需要考虑检测质量块的刚度，因此需要重视模态设计。 1.2.2 硅微机械陀螺仪发展 在Draper实验室设计出硅微机械陀螺仪并在MEMS领域中得到很好的应用至今十多年来，世界各实验室争相设计出了各种结构的陀螺仪，并改良制造工艺，硅微机械陀螺仪的精度也因此得到了极大的提升。 陀螺仪性能指标、成本与应用领域如表1所示[4]： 表1.2.2.1 陀螺仪性能指标、成本与应用领域 性能指标 速率级 战术级 惯性级 零漂（°/h） 10~1000 0.1~10 <0.01 随机游走（°/h） >0.5 0.5~0.05 <0.001 标度因子（%） 0.1~1.0 0.01~0.10 <0.001 最大输入角速度（°/s） 50~1000 >500 >400 1ms内承受最大冲击（g/s） 103 103~104 103 带宽（Hz） >70 ≈100 ≈100 抗震性能（g/ms） 1000 1000~10000 1000 量程（°/s） 50~1000 >500 >400 成本/Dollar 50~10000 10000~50000 >100000 应用领域 游戏、医学、照相、汽车等 AHRS、制导弹药等 飞机、船舶、航天器等 2010年，中国科学院传感器技术国家重点实验室研发了一款新型微机械振动环形陀螺，这款陀螺仪对称性极高，在恶劣的工作环境下依然能保持极好的鲁棒性。2012年，他们又对此陀螺仪进行改进，使用了放大器和移相器组成反馈电路，提高了陀螺仪的品质因数，最终陀螺仪敏感度为8.9mV/°/s，非线性度在±200°/s内，分辨率0.05°/s。 (责任编辑：qin) |