基于音叉效應的雙質(zhì)量塊硅微陀螺儀結構優(yōu)化設計.pdf

1、在單質(zhì)量硅微陀螺儀的發(fā)展基礎之上，雙質(zhì)量硅微陀螺儀具有單質(zhì)量結構的結構微型化、可靠性高、低功耗、響應快、成本低等特性，而且雙質(zhì)量結構因其結構特點擁有很高的抗共模干擾能力。所以在軍、民兩大重要領域中的應用前景廣闊。隨著對雙質(zhì)量硅微陀螺儀的研究不斷深入，結構的性能得到很大的提升，但是對于對結構性能要求很高的場合，由于結構設計的缺陷、加工技術水平及接口電路控制技術等因素的限制，結構的性能不能滿足高精度應用的要求。
　　本文以全解耦雙質(zhì)量

2、硅微陀螺儀為進一步研究的對象，在雙質(zhì)量硅微陀螺儀的動力學理論、微機械結構設計理論及檢測理論的基礎上，結合計算機仿真設計技術，針對結構的正交誤差及轉動誤差，設計一種新型的基于音叉效應全解耦雙質(zhì)量結構，結合外圍接口電路對封裝之后的結構進行結構性能測試。本文研究的主要內(nèi)容如下:
　　1)雙質(zhì)量硅微陀螺儀的工作原理分析
　　首先是將雙質(zhì)量的模型進行簡化，在單質(zhì)量結構的理論基礎上，結合科氏效應分析結構的運動方程，建立雙質(zhì)量硅微陀螺儀的

3、動力學模型，分析雙質(zhì)量硅微陀螺儀的結構振型、不同壓力區(qū)的氣體阻尼、結構的驅動和檢測的力學模型以及正交校正機構模型等理論。
　　2)基于音叉效應的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的結構設計及仿真分析
　　從結構形式上選定基于音叉效應的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的主要組成部分和結構形式，建立結構的有限元仿真模型，分析結構的正交誤差和扭動誤差，分析誤差產(chǎn)生的來源。改進或改變雙質(zhì)量硅微陀螺儀的組成結構的形式、尺寸及位置，抑制基于音叉效應的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的耦

4、合誤差、檢測框架的扭誤差及質(zhì)量塊的扭動誤差動。利用ANSYS做優(yōu)化設計結構的模態(tài)仿真、熱應力仿真、諧響應分析、沖擊響應分析等仿真分析，驗證結構的相關設計的可行性。
　　3)基于音叉效應的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的誤差分析
　　通過理論分析、力學模型分析及誤差的有限元模擬仿真等途徑，分析設計的基于音叉效應的雙質(zhì)量硅微陀螺儀結構的誤差的產(chǎn)生根源，包括原理誤差、結構設計誤差、加工誤差及溫度的改變對結構的性能的造成的誤差，并提出改進的意見。