微机械陀螺温度特性理论和实验研究
摘要陀螺仪是决定惯性系统精度的核心部件，而温度是制约硅微陀螺精度的重要影响因素之一。国内外的研究工作多是针对如何对陀螺进行温度补偿，为了从根本上提高硅微陀螺在温变情况下的精度，需要研究温度对硅微陀螺的影响机理，提出降低硅微陀螺温度系数的解决思路。本文针对陀螺温度特性进行结构与系统上的理论分析与实验验证，由动力学方程推导陀螺标度因数的表达式，并从驱动模态与检测模态分别考察其温度特性，对陀螺零偏的表达式进行定性分析；本文还从仿真和实验的角度验证理论模型的正确性。42452
毕业设计说明书外文摘要
Title Theory and Experimental Research of temperature characteristics MEMS Gyroscope
Abstract
Gyroscope is the core component of the precision of the inertial system and the temperature is one of the important factors that affect the precision of silicon micro gyroscope. The research work at home and abroad is aimed at how to carry on the temperature compensation of the gyro. In order to fundamentally improve the accuracy of silicon micro gyroscope while the temperature change, it is important to find how temperature affects silicon micro gyroscope and solve it. This paper provide the theoretical analysis and experimental verification of the structure and system of the gyro on its temperature characteristics; it also educates the formula of standard factor from the kinetic equations and considers the temperature characteristic from the driving mode and sensing mode;it analyses the trend of zero offset. This paper also verifies the theoretical model is from the simulation and experimental results.
Keywords MEMS gyroscope temperature characteristics system simulation structural property
目 次
1 引言1
1.1 研究背景与意义1
1.2 硅微机械陀螺仪发展1
1.2.1 首个硅微机械陀螺仪的设计理念1
1.2.2 现代硅微机械陀螺仪介绍3
1.3 国内外陀螺仪温度误差研究现状4
1.4 论文主要内容5
2 硅微机械陀螺仪理论研究6
2.1 硅微机械陀螺仪结构与理论原理6
2.2 硅微机械陀螺仪动力学分析6
2.3 硅微机械陀螺仪性能参数分析8
2.4 硅微机械陀螺仪误差来源分析9
2.4.1 硅的材料特性误差9
2.4.2 正交误差10
2.5 本章小结11
3 硅微机械陀螺仪温度特性研究12
3.1 对标度因数的理论分析及实验研究12
3.1.1 检测环节理论分析12
3.1.2 驱动环节理论分析19
3.1.3 实验验证20
3.2 对零偏的理论分析及实验研究27
3.3 本章小结28
结论 29
致谢 30
参考文献31
图1.2.1.1 所需求的驱动力与误差力2
图1.2.1.2 音叉陀螺的不正交与修调2
图2.1.1 Z轴双质量硅微机械陀螺6
图2.2.1 Z轴双质量硅微机械陀螺简化模型图6
图3.1.1.1 微机械陀螺仪信号输入输出流程图12
图3.1.1.2 T=27℃时模型驱动模态的振型与模态13
图3.1.1.3 驱动频率随温度变化14
图3.1.1.4 顶梁与支撑梁简化结构14
图3.1.1.5 T=27℃时模型检测模态的振型与模态15
图3.1.1.6 检测频率随温度变化15
图3.1.1.7 哥氏力到检测位移环节增益误差16