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全金属固态振动陀螺机电耦合特性研究
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作者 谢帅 刘洪 +1 位作者 周建欣 祝正原 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第8期40-43,48,共5页
对全金属固态振动陀螺(ASVG)的机电耦合特性展开了研究。提出一种利用多物理场有限元仿真模拟ASVG静电激励的检测方法,依据静电驱动与检测原理分析了不同的驱动方式对静电驱动力的影响,优化了电极结构参数,并得到了检测电容的静态误差... 对全金属固态振动陀螺(ASVG)的机电耦合特性展开了研究。提出一种利用多物理场有限元仿真模拟ASVG静电激励的检测方法,依据静电驱动与检测原理分析了不同的驱动方式对静电驱动力的影响,优化了电极结构参数,并得到了检测电容的静态误差。结果表明:ASVG的振幅与施加的交流电压与直流偏压呈正比关系,并在1倍谐振频率的驱动电压下,其振幅最大为4.5μm,并被激发至四波腹状态,优化后的电极角度为40°,静电电极与振子间距保持在5μm时,其最大振幅为2.3μm,基本满足设计要求。最后,通过实验得到ASVG的幅频特性与机电特性,验证了分析结果的正确性和可用性。 展开更多
关键词 全金属固态振动陀螺 金属振子 有限元仿真
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基于高速摄像的双线性振动陀螺力学特性分析 被引量:9
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作者 蒋明 杨福俊 +2 位作者 董萼良 郑翔 何小元 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期121-126,共6页
针对微机械陀螺特征尺寸小、振动频率高,其动态特性难以精确评价的问题,提出了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的测试方案。并用此方法测量了双线性振动陀螺的固有频率、品质因子、—阶模态振型和杨氏模量。实验数据表明... 针对微机械陀螺特征尺寸小、振动频率高,其动态特性难以精确评价的问题,提出了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的测试方案。并用此方法测量了双线性振动陀螺的固有频率、品质因子、—阶模态振型和杨氏模量。实验数据表明,系统分辨率可达0.01μm,不同驱动频率下所测振子响应频率误差小于0.023%。 展开更多
关键词 双线性振动陀螺 固有频率 品质因子 杨氏模量 高速摄影
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硅微振动陀螺仪设计与性能测试 被引量:14
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作者 贾方秀 裘安萍 +1 位作者 施芹 苏岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1272-1281,共10页
介绍了基于DDSOG(Deep Dry Silicon On Glass)工艺自主研发的硅微振动陀螺仪的结构,封装,及信号与性能检测。利用结构解耦的方法和DDSOG工艺设计和制备了双质量线振动式陀螺结构。为了提高它的机械灵敏度、可靠性和长期稳定性,采取真空... 介绍了基于DDSOG(Deep Dry Silicon On Glass)工艺自主研发的硅微振动陀螺仪的结构,封装,及信号与性能检测。利用结构解耦的方法和DDSOG工艺设计和制备了双质量线振动式陀螺结构。为了提高它的机械灵敏度、可靠性和长期稳定性,采取真空封装技术实现了器件级真空封装,并消除了轴向加速度等共模干扰的影响。陀螺电路采用自激闭环驱动、开环检测的方式,简化了电路。为了降低环境温度对陀螺零偏的影响,研究了既定范围内陀螺的输出特性,建立了陀螺输出与温度之间的关系模型,设计了温度补偿电路,降低了陀螺整表的功耗和体积。对采用上述技术的硅微陀螺仪进行了性能测试,测试结果表明,陀螺Q值>100 000,量程为±500(°)/s,标度为21.453mV.(°)-1s-1,非线性和对称性分别为36.905×10-6和184.125×10-6。常温下陀螺零偏稳定性为7.714 3(°)/h,带宽为100Hz,整表体积为31mm×31mm×12mm,功耗为288mW。该陀螺仪性能好、体积小、功耗低,在中等精度的惯性导航系统中有较好的应用前景。 展开更多
关键词 硅微振动陀螺 真空封装 自激驱动 温度补偿
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微电子技术在石英微机械振动陀螺中的应用 被引量:7
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作者 林日乐 张巧云 +3 位作者 谢佳维 翁邦英 王瑞 赵建华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第4期43-46,共4页
叙述了采用微电子技术加工石英微机械振动陀螺振子的原理和基本过程,介绍了陀螺振子加工的研究结果和石英微机械陀螺的最新研究进展。
关键词 微电子技术 石英 微机械振动陀螺 陀螺振子 光刻工艺
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硅微机械振动陀螺零偏温度补偿研究 被引量:21
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作者 程龙 王寿荣 叶甫 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期483-485,共3页
在对某型硅微机械振动陀螺进行大量高低温环境试验的基础上,根据试验数据,建立了一种零偏温度补偿模型,并用该模型对新测的试验数据进行了预测补偿。补偿结果表明:硅微机械陀螺经该模型补偿后零偏可以减少一个数量级,补偿效果明显。
关键词 微机械振动陀螺 零偏 温度补偿
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微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究 被引量:8
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作者 贺琨 崔红娟 +3 位作者 侯占强 刘学 肖定邦 吴学忠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第3期21-24,共4页
较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合... 较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合误差的主要因素,在与该加工误差对称的位置去除相应的材料可以减小甚至消除模态耦合误差。采用紫外激光微细加工技术,对微陀螺样机进行了结构平衡实验,激光修形后在没有输入角速度时,微陀螺样机模态耦合误差信号的峰峰值从2.88 V降低到0.24 V,取得了明显的修形效果。 展开更多
关键词 微机械振动陀螺 模态耦合 激光修形 加工误差
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硅微振动陀螺仪驱动器自激驱动研究 被引量:14
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作者 王存超 苏岩 王寿荣 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期364-366,370,共4页
为了提高硅微机械陀螺仪的检测精度,稳定驱动振动速度的幅度和频率,采用了硅微机械陀螺仪自激驱动方式。该方式能够使驱动振动自动稳定在陀螺仪驱动模态的谐振频率上。同时,采用自动增益控制(AGC)保持恒定的驱动振动幅度。根据自激驱动... 为了提高硅微机械陀螺仪的检测精度,稳定驱动振动速度的幅度和频率,采用了硅微机械陀螺仪自激驱动方式。该方式能够使驱动振动自动稳定在陀螺仪驱动模态的谐振频率上。同时,采用自动增益控制(AGC)保持恒定的驱动振动幅度。根据自激驱动电路原理和现有的陀螺样品,建立了陀螺仪驱动动力学方程的等效电路模型。设计、制作了自激驱动电路,仿真和实验结果表明该方法切实可行。 展开更多
关键词 硅微振动陀螺 自激驱动 模态
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微机械振动陀螺仪正交误差分析 被引量:12
8
作者 许宜申 王寿荣 +1 位作者 吉训生 盛平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期105-107,共3页
本文在简要介绍微机械振动陀螺仪工作原理的基础上,分析影响陀螺仪性能的正交误差所产生的原因,推导其内在的数学机理,并探讨抑制或消除正交误差影响的方法和措施。
关键词 微机械振动陀螺 正交误差
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低成本金属振动陀螺薄壁谐振子的调平方法 被引量:4
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作者 杨勇 方针 +2 位作者 谭文跃 余波 彭慧 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期672-675,共4页
谐振子是金属振动陀螺的关键部件,其固有轴偏差和频差的参数性能直接影响到金属振动陀螺的精度。为了提高金属振动陀螺的性能,从陀螺的结构和工作原理出发,介绍了谐振子的能量损耗原因及其解决办法。在此基础上,通过质量调平原理,对质... 谐振子是金属振动陀螺的关键部件,其固有轴偏差和频差的参数性能直接影响到金属振动陀螺的精度。为了提高金属振动陀螺的性能,从陀螺的结构和工作原理出发,介绍了谐振子的能量损耗原因及其解决办法。在此基础上,通过质量调平原理,对质量不对称的谐振子采用动态调平方法消除薄壁金属圆柱体边缘的不均衡质量,以减小其固有轴偏差和频差。实验结果表明,调平后的谐振子频差小于0.1 Hz,固有轴偏差小于1°,相比调平前有数量级的提高,说明该方法有效的提高金属振动陀螺的整体性能。 展开更多
关键词 金属振动陀螺 谐振子 质量调平 固有轴偏差 频差
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高灵敏度圆柱壳体振动陀螺的研究 被引量:3
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作者 周鑫 吴宇列 +3 位作者 陈志华 席翔 肖定邦 陶溢 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1206-1212,共7页
灵敏度是陀螺的重要性能指标,灵敏度的提高可以直接带动精度提高,同时可以拓展陀螺的应用范围。影响圆柱壳体振动陀螺灵敏度的因素很多,本文通过考虑了科里奥利效应(Coriolis effect)的ANSYS谐响应分析,提取产生陀螺效应的圆柱壳体振动... 灵敏度是陀螺的重要性能指标,灵敏度的提高可以直接带动精度提高,同时可以拓展陀螺的应用范围。影响圆柱壳体振动陀螺灵敏度的因素很多,本文通过考虑了科里奥利效应(Coriolis effect)的ANSYS谐响应分析,提取产生陀螺效应的圆柱壳体振动陀螺的输出位移,通过比较不同形状谐振子相同激励条件下的输出位移大小来反映灵敏度的大小。采用这种方法分别研究谐振子的各项参数对于陀螺灵敏度的影响规律,并基于仿真结果设计了高灵敏度的参数优化圆柱壳体振动陀螺谐振子,通过实验验证了该谐振子的高灵敏度。 展开更多
关键词 圆柱壳体振动陀螺 灵敏度 谐响应分析 影响规律 优化
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微型双框架角振动陀螺仪的原理及结构误差分析 被引量:4
11
作者 蔡体菁 裘安萍 周百令 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1999年第3期130-133,共4页
给出了内框驱动、外框敏感、电容检测的微型双框架角振动陀螺仪的的运动方程和其运动规律。
关键词 振动陀螺 原理误差 结构误差 微机械陀螺
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压电振动陀螺仪实时小波滤波方法研究 被引量:3
12
作者 刘宇 段耀宇 +3 位作者 曾燎燎 胡少伟 张小林 贺涛 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期33-36,共4页
针对压电振动陀螺仪在工程中应用的需求,对压电振动陀螺仪输出信号中的噪声特点进行了分析,提出一种由无限冲击响应数字低通滤波(IIR)和实时小波滤波相结合的实时滤波方法。该小波算法的正逆变换算法的空间复杂度从384降到360,半软阈值... 针对压电振动陀螺仪在工程中应用的需求,对压电振动陀螺仪输出信号中的噪声特点进行了分析,提出一种由无限冲击响应数字低通滤波(IIR)和实时小波滤波相结合的实时滤波方法。该小波算法的正逆变换算法的空间复杂度从384降到360,半软阈值算法时间复杂度从4 096降到4 032。应用MATLAB7.1对实验数据和完整算法程序的仿真表明,该方法能实时有效地抑制陀螺仪噪声,提高其输出稳定性,且其完整的滤波算法程序的运行时间明显减少。 展开更多
关键词 压电振动陀螺 噪声抑制 实时小波滤波 无限冲击响应数字低通滤波(IIR)
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振动陀螺仪闭环控制系统设计 被引量:3
13
作者 吕志清 陈朝春 袁锡斌 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第1期15-17,共3页
振动陀螺仪位列新一类固态陀螺,已成为与机械转子陀螺、光学陀螺相并列的三大类陀螺之一。在分析振动耦合误差的基础上,提出了振动陀螺仪闭环控制系统的一般设计方案。由于驱动振动幅度远大于读出振动,因此极小的耦合量就会造成很大的... 振动陀螺仪位列新一类固态陀螺,已成为与机械转子陀螺、光学陀螺相并列的三大类陀螺之一。在分析振动耦合误差的基础上,提出了振动陀螺仪闭环控制系统的一般设计方案。由于驱动振动幅度远大于读出振动,因此极小的耦合量就会造成很大的检测误差。同时,驱动振动耦合到读出轴的振动信号与角速率振动信号同相,他不可简单地进行分离的特性使其成为影响陀螺精度的要害问题。通过闭环控制系统的设计和实施,可有效提高振动陀螺仪的精度。 展开更多
关键词 振动陀螺 驱动振动 读出振动 耦合误差 闭环
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石英微机械振动陀螺振子的失效分析 被引量:3
14
作者 荣丽梅 常嗣和 +1 位作者 姬红 阮世池 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期620-621,共2页
关键词 微机械惯性器件 振动惯性技术 微电子技术 石英微机械振动陀螺振子 晶体表面加工技术
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一种用于振动陀螺零偏抑制的复合融合算法 被引量:4
15
作者 刘宇 司学迁 +3 位作者 路永乐 邸克 向高军 李俊林 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期675-679,共5页
针对振动陀螺零偏误差会影响其长期精度的问题,提出了一种可以去突变或奇异信号并保留有效信号的陀螺滤波算法。首先应用小波分析法对原始信号进行分解,高频信号软阈值处理,信号重构,得到粗糙去噪信号;然后采用含遗忘因子的推广递推最... 针对振动陀螺零偏误差会影响其长期精度的问题,提出了一种可以去突变或奇异信号并保留有效信号的陀螺滤波算法。首先应用小波分析法对原始信号进行分解,高频信号软阈值处理,信号重构,得到粗糙去噪信号;然后采用含遗忘因子的推广递推最小二乘算法对粗糙去噪信号进行最优估计;最后实验表明,采用小波分析和推广递推最小二乘的陀螺融合算法,陀螺零偏稳定性可提高40%左右,比传统小波分析算法可提高20%左右。 展开更多
关键词 振动陀螺 零偏 小波分析 递推最小二乘 融合算法
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双框架硅微型机械振动陀螺仪鲁棒控制研究 被引量:3
16
作者 方玉明 李普 茅盘松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期591-596,共6页
以内框驱动式双框架硅微型角振动机械陀螺仪为对象,建立了闭环力平衡控制模型,采用鲁棒H∞控制理论中的混合灵敏度法设计了鲁棒控制器。仿真结果表明,同开环微机械陀螺相比,通过合理选择加权函数设计出的鲁棒H∞控制器能使微机械陀螺对... 以内框驱动式双框架硅微型角振动机械陀螺仪为对象,建立了闭环力平衡控制模型,采用鲁棒H∞控制理论中的混合灵敏度法设计了鲁棒控制器。仿真结果表明,同开环微机械陀螺相比,通过合理选择加权函数设计出的鲁棒H∞控制器能使微机械陀螺对敏感轴固有频率摄动敏感性显著降低,微机械陀螺鲁棒性能显著提高。 展开更多
关键词 双框架微机械振动陀螺 力平衡控制 鲁棒H∞控制
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双框架式振动陀螺仪的系统研究 被引量:1
17
作者 黄胜华 苏岩 +1 位作者 王寿荣 周百令 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1999年第2期28-31,共4页
微机械振动陀螺仪是一类难度较大的微机电系统.本文详细介绍了双框架式振动陀螺仪结构及工作原理,讨论了其驱动方式,分析了其信号测试上的特殊性,提出了一种测试方案,对其中的关键问题进行了分析,提出了解决方法.
关键词 微机械 振动陀螺 双框架式 陀螺
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单片三轴硅微机械振动陀螺仪研究 被引量:2
18
作者 许宜申 王寿荣 王元山 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1034-1038,共5页
设计、制造了一种单片集成三轴硅微机械振动陀螺仪.该器件由两个结构完全相同的单轴水平陀螺仪和一个单轴垂直陀螺仪组合而成,三只单轴陀螺仪均采用静电驱动、电容检测的结构形式.采用体硅溶解薄片法制造了该三轴陀螺仪芯片,并对其在空... 设计、制造了一种单片集成三轴硅微机械振动陀螺仪.该器件由两个结构完全相同的单轴水平陀螺仪和一个单轴垂直陀螺仪组合而成,三只单轴陀螺仪均采用静电驱动、电容检测的结构形式.采用体硅溶解薄片法制造了该三轴陀螺仪芯片,并对其在空气中的驱动性能进行了初步测试.测试结果表明,该单片三轴硅微机械振动陀螺仪驱动模态的实际谐振频率与理论值之间的最大误差小于5%,满足设计要求. 展开更多
关键词 微机械振动陀螺 三轴陀螺 体硅溶解薄片法
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气压对MEMS梳状线振动陀螺仪影响的研究 被引量:1
19
作者 郭秋芬 孙枫 +2 位作者 郝燕玲 李峰 朱强 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1024-1029,共6页
MEMS梳状线振动陀螺仪阻尼包括结构阻尼和流体(空气)阻尼,而对于此种结构而言,空气黏性阻尼比结构阻尼大的多。由于气压的变化会引起空气黏性系数的变化,因而会引起MEMS梳状线振动陀螺仪谐振频率、阻尼系数、零偏等参数的变化。因此,研... MEMS梳状线振动陀螺仪阻尼包括结构阻尼和流体(空气)阻尼,而对于此种结构而言,空气黏性阻尼比结构阻尼大的多。由于气压的变化会引起空气黏性系数的变化,因而会引起MEMS梳状线振动陀螺仪谐振频率、阻尼系数、零偏等参数的变化。因此,研究气压变化对MEMS梳状线振动陀螺仪的影响是非常必要的。根据MEMS梳状线振动陀螺仪的结构特点,建立了压膜阻尼和库埃特流阻尼模型及气压与阻尼的关系模型,研究了气压对两种阻尼的影响以及对MEMS梳状线振动陀螺仪输出电压的影响。通过研究分析可知,气压在小于一个大气压时对压膜阻尼系数的影响很大,进而对MEMS梳状线振动陀螺仪输出的幅值影响也较大。气压在接近或者大于一个大气压时,MEMS梳状线振动陀螺仪随着气压的变化不大,因此将此种陀螺仪的气压控制在一个大气压。 展开更多
关键词 MEMS梳状线振动陀螺 阻尼系数 气压 黏性系数
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金属振动陀螺谐振子性能参数的分析与研究 被引量:1
20
作者 杨柳 杨勇 +2 位作者 余波 谭文跃 方针 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第4期611-612,共2页
金属谐振子哥氏振动陀螺温度灵敏度高的原因是谐振子的品质因数(Q值)低。现代冶金技术可提供在温度变化时高稳定性和高Q值的合金,为实现高精度金属振动陀螺(CVG)打下了基础。通过从大量的合金材料中筛选符合金属振动陀螺要求的特殊材料... 金属谐振子哥氏振动陀螺温度灵敏度高的原因是谐振子的品质因数(Q值)低。现代冶金技术可提供在温度变化时高稳定性和高Q值的合金,为实现高精度金属振动陀螺(CVG)打下了基础。通过从大量的合金材料中筛选符合金属振动陀螺要求的特殊材料进行研究与分析,并探讨了不同热处理工艺对材料性能、金属陀螺谐振子性能参数等的影响。实验结果表明,马氏体时效钢3J33对金属振动陀螺谐振子的性能参数优化有较好的效果。 展开更多
关键词 金属振动陀螺 金属谐振子 品质因数 马氏体时效钢 热处理
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