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电容式环形微机电振动陀螺的设计

         

摘要

针对环形振动陀螺结构对称、模态特性参数相同与抗干扰特性好的特点,提出了一种新型的电容式环形微机电振动陀螺.设计了S形弹性支撑梁形式的硅基环形振动陀螺敏感结构,并仿真分析了陀螺的工作模态与幅频响应特性.根据环形振动陀螺的动力学特性,研究了陀螺的机电接口形式与硅基电极的设置方法,建立了硅基电极的电学参数模型与陀螺的角速度敏感模型.基于深离子刻蚀技术设计了简单可行的传感器制备流程,并成功制备了陀螺的敏感结构.实验测试结果显示,该环形微机电振动陀螺驱动与检测模态的谐振频率分别为9 028.86 Hz与9 036.15 Hz,品质因数分别为25 051与25 026,标度因数为0.589 7 mV/((°)·s-1).实验结果验证了陀螺设计与研究方法的正确性,为高性能硅基微机电陀螺的研制提供了一种可行的方案.

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