微半球諧振陀螺儀結(jié)構(gòu)機理分析及加工工藝研究.pdf

1、微半球諧振陀螺儀是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ慕嵌?角速度傳感器之一，它不僅具有傳統(tǒng)半球諧振陀螺儀的高精度、抗輻射干擾、抗振動、壽命長等優(yōu)點，還具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)勢，在慣性導(dǎo)航、汽車、消費電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。論文圍繞著微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)機理分析展開，從理論分析出發(fā)，并利用有限元分析軟件Comsol Multiphysics和ANSYS進行仿真分析，設(shè)計了一種力平衡模式下的微半球諧振陀螺儀和相應(yīng)的一整套加工工藝流程。

2、>　　論文首先綜述了傳統(tǒng)半球諧振陀螺儀和微半球諧振陀螺儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，為深入進行微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)機理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝的研究提供了有益的借鑒與指導(dǎo)。
　　其次，闡述了全角模式和力平衡模式下微半球諧振陀螺儀的工作原理，分析并確定了微半球殼與支撐的結(jié)構(gòu)形式;應(yīng)用拉格朗日函數(shù)來進行微半球諧振子的數(shù)學(xué)建模，得到了微半球諧振陀螺儀的二自由度運動方程;分析了不同球殼結(jié)構(gòu)參數(shù)與諧振頻率和進動因子的關(guān)系，為微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計提供了理論指導(dǎo)。
　　第三，系統(tǒng)分析了微半球諧振陀螺儀的各種能量耗散機理，包含聲子-聲子作用、聲子-電子作用、熱彈性阻尼、支撐損耗、空氣阻尼以及表面損耗。其中，重點對微半球諧振陀螺儀的熱彈性阻尼進行了仿真分析和解析分析，并運用完美匹配層(PML)技術(shù)在Comsol中對微半球諧振陀螺儀的支撐損耗進行了仿真分析;總結(jié)了各種能量耗散源對總體Q值的影響，為高Q值微半球諧振陀螺儀的設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　　第四，在理論分析的基礎(chǔ)上，

4、設(shè)計了一種力平衡模式下的微半球諧振陀螺儀，并對其誤差機理進行了深入分析。分析并總結(jié)了微半球殼結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，提出了一種優(yōu)化的球殼結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計;從理論上對力平衡工作模式下微半球諧振陀螺儀的電極配置進行了分析，確定了微半球諧振陀螺儀的工作模式與電極配置方案;對微半球殼結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差進行了分析，證明了參數(shù)誤差四次諧波分量對陀螺儀性能的影響最大，并利用Comsol對楊氏模量誤差四次諧波分量進行了仿真分析，驗證了理論分析的正確性。
　　最后，針