4 蝶形微机械陀螺的静力学分析 10

4.1蝶形微机械陀螺的模型前处理 10

4.1.1建立模型 10

4.1.2划分网格 10

4.2在自然状态下振子的静力学分析 11

4.2.1在自然状态下的静力学分析的意义 11

4.2.2在自然状态下的载荷的施加 11

4.2.3静力计算的结果 12

4.3在极限位移状态下振子的静力学分析 16

4.3.1在极限位移状态下的静力学分析的意义 16

4.3.2在极限位移状态下的载荷的施加 16

4.3.3静力计算的结果 16

4.4 本章小结 18

5 蝶形微机械陀螺的模态匹配 19

5.1 自振动模态计算 19

5.2 模态匹配 21

5.3 本章小结 33

6 蝶形微机械陀螺的瞬态动力学分析 34

6.1 谐振计算 34

6.2 瞬态计算 36

6.3本章小结 38

结  论 39

致  谢 40

参考文献41 

1  绪论

微机械陀螺是一种用来测量角速度大小的惯性传感器，在生活中有很重要的应用[1]。从20世纪80年代以来，作为一种高性能，低成本的角速度传感器，得到了迅速的发展。随着MEMS技术的发展，微机械陀螺受到的关注也越来越多[2,3]。

1.1  微机电系统的发展情况

微机电系统是一种多学科交叉，应用前景非常广泛的新兴技术领域。涉及机械，电子，微机械电子，材料，制造，传感器，控制等领域，广泛应用于军事，医药生产，机械制造，电子产品设计与制造等方面，目前在经济市场中扮演者不可或缺的角色，并且未来还有更大的发展前景和应用空间[4]。

微机电系统的制造工艺包含多种技术，包括常规的机械电子加工工艺和其他特殊的技术。加工方法分为体微机械技术，表面微机械技术，LIGA技术和键合技术[5,6]。

1.2  微机械陀螺的发展情况

陀螺仪的发展经历了下列的过程：从液浮陀螺仪到动力调谐陀螺仪(又称挠性陀螺仪，DTG)，从环形激光陀螺仪(RLG)、光纤陀螺仪(FOG)到振动陀螺仪以及目前研究报导较多的微机械电子系统陀螺仪(简称微机械陀螺仪，MEMSG)。

微机械陀螺仪在微机械加工制造技术的基础上生产的高科技产品，是MEMS和惯性领域中不可缺少的新兴领域，而MEMS技术是基于微电子工艺而发展起来的。它是多学科交叉的前沿研究领域,涉及电子、机械、材料、物理、化学、生物和医学等学科。它是未来低成本、中精度、微尺寸、低功耗、抗高过载、高可靠性惯性测量元件的发展方向。

微机械陀螺可用于炮射导弹、炮弹、惯性导航系统和姿态测量系统等军事领域，同时还可以用于卫星、飞机、汽车、工业机器人、摄影、玩具、医疗器械的方向定位和姿态测量等民用商业领域。开展对微机械陀螺的研究，能促进我国对新型惯性测量元件的应用，这在高新技术迅猛发展，技术更新换代迅速的新时代具有重大的意义。