基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量塊硅微陀螺儀結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、在單質(zhì)量硅微陀螺儀的發(fā)展基礎(chǔ)之上，雙質(zhì)量硅微陀螺儀具有單質(zhì)量結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)微型化、可靠性高、低功耗、響應(yīng)快、成本低等特性，而且雙質(zhì)量結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)特點擁有很高的抗共模干擾能力。所以在軍、民兩大重要領(lǐng)域中的應(yīng)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(jié)構(gòu)的性能得到很大的提升，但是對于對結(jié)構(gòu)性能要求很高的場合，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的缺陷、加工技術(shù)水平及接口電路控制技術(shù)等因素的限制，結(jié)構(gòu)的性能不能滿足高精度應(yīng)用的要求。
　　本文以全解耦雙質(zhì)量

2、硅微陀螺儀為進(jìn)一步研究的對象，在雙質(zhì)量硅微陀螺儀的動力學(xué)理論、微機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及檢測理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機(jī)仿真設(shè)計技術(shù)，針對結(jié)構(gòu)的正交誤差及轉(zhuǎn)動誤差，設(shè)計一種新型的基于音叉效應(yīng)全解耦雙質(zhì)量結(jié)構(gòu)，結(jié)合外圍接口電路對封裝之后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(jìn)行簡化，在單質(zhì)量結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合科氏效應(yīng)分析結(jié)構(gòu)的運動方程，建立雙質(zhì)量硅微陀螺儀的

3、動力學(xué)模型，分析雙質(zhì)量硅微陀螺儀的結(jié)構(gòu)振型、不同壓力區(qū)的氣體阻尼、結(jié)構(gòu)的驅(qū)動和檢測的力學(xué)模型以及正交校正機(jī)構(gòu)模型等理論。
　　2)基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真分析
　　從結(jié)構(gòu)形式上選定基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的主要組成部分和結(jié)構(gòu)形式，建立結(jié)構(gòu)的有限元仿真模型，分析結(jié)構(gòu)的正交誤差和扭動誤差，分析誤差產(chǎn)生的來源。改進(jìn)或改變雙質(zhì)量硅微陀螺儀的組成結(jié)構(gòu)的形式、尺寸及位置，抑制基于音叉效應(yīng)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(shè)計結(jié)構(gòu)的模態(tài)仿真、熱應(yīng)力仿真、諧響應(yīng)分析、沖擊響應(yīng)分析等仿真分析，驗證結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計的可行性。
　　3)基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的誤差分析
　　通過理論分析、力學(xué)模型分析及誤差的有限元模擬仿真等途徑，分析設(shè)計的基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量硅微陀螺儀結(jié)構(gòu)的誤差的產(chǎn)生根源，包括原理誤差、結(jié)構(gòu)設(shè)計誤差、加工誤差及溫度的改變對結(jié)構(gòu)的性能的造成的誤差，并提出改進(jìn)的意見。