目次
1.绪论.1
1.1背景及研究的意义1
1.2MEMS硅微机械陀螺仪的基本原理及分类..1
2.硅微机械陀螺仪驱动过程分析...3
2.1硅微机械陀螺仪的结构3
2.2硅微机械陀螺仪的动力学分析..3
2.3静电驱动力的求解4
2.4驱动方向的运动速度..6
2.5检测方向的位移..7
2.6本章小结8
3.品质因数和谐振频率测试...9
3.1品质因数和谐振频率的测试原理9
3.2激励和检测方法.11
3.3测试过程...13
3.4数据处理...17
3.5测试结果分析...26
4.陀螺的结构电容测试..27
4.1电容测试原理...28
4.2测试过程...30
5.正交误差的测试..32
5.1耦合误差的来源.32
5.2测试过程...34
5.3测试结果及分析.34
6.硅微机械陀螺仪的动力学仿真..36
6.1驱动模态系统模型...36
6.2检测模态系统模型...36
6.3系统仿真...37
7.总结与展望..41
致谢42
参考文献43
附录一:MEMS陀螺仪开环测试板电路原理图45
附录二:求解MEMS陀螺品质因数及谐振频率的数据处理程序..49
1. 绪论 1.1 背景及研究的意义 MEMS 是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)英文缩写,它是融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果而发展起来的高科技前沿学科。硅微角速率传感器,即 MEMS 硅微陀螺仪,是一类用于测量运动物体姿态或转动角速度的传感器。 无论是在军事还是民用领域,都可以发挥巨大的作用。硅微角速率传感器具有重量轻、体积小、成本低、可靠性高、可批量生产、易于与电子线路集成等等优点,使其在高精度炮弹的惯性导航系统、小型卫星和航天器制造等军用领域及汽车防滑刹车系统、安全气囊和自动调整系统、卫星导航、摄影器材、医疗器械等军民用领域均有着广泛的应用前景。 由于 MEMS 硅微机械陀螺仪加工方式(沉积和蚀刻)的特点,同一批次加工出的陀螺仪的参数有较大的差异,因此需要一种快速可靠的参数测试方法进行陀螺的初步筛选,需要初步测试的参数有:驱动及检测模态的品质因数 Q 和谐振频率 Fx;源]自{优尔^*论\文}网·www.youerw.com/ 各个结构电容的值:驱动电容 Cd+、Cd-,驱动检测电容 Cds+、Cds-,检测电容Cs+、Cs-;陀螺仪驱动(x方向)和检测(y方向)的正交误差。最后,根据已测得的参数,建立系统动力学模型,利用 simulink仿真并验证。