光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2013年
9期
2326-2332
,共7页
三轴陀螺%模态匹配%正交十字梁%热弹性阻尼
三軸陀螺%模態匹配%正交十字樑%熱彈性阻尼
삼축타라%모태필배%정교십자량%열탄성조니
tri-axis gyroscope%mode matching%crossing tether%thermoelastic damping
为了实现单片集成六自由度微惯性测量单元,提出了一种改进的由4个大质量块和4个小质量块组合而成的四方全对称结构的三轴陀螺仪.介绍了该惯性测量元件的结构及工作原理,根据结构参数计算出了详细的性能指标,并进行了面内驱动模态和面内外的敏感模态仿真.为提高各敏感模态的机械灵敏度,提出采用双重静电频率调谐方案,即先对公共质量块施加调谐电压,使驱动模态和航向模态的频差最小;再对小质量块上方的多晶硅电极施加另外的调谐电压,最终使四模态频率偏差小于30 Hz,从而说明该频率调谐方法是有效的.然后,通过分析热弹性阻尼能量耗散机理,对驱动及敏感谐振模态的品质因数进行仿真.结果表明:真空环境不考虑空气阻尼情况下,两种模态的品质因数分别为23 816和19 507.最后,基于表面加工和体加工工艺,设计了高深宽比的加工流程.对该四方对称解耦结构的设计和仿真表明其模态匹配和品质因数性能满足三轴陀螺的设计要求.
為瞭實現單片集成六自由度微慣性測量單元,提齣瞭一種改進的由4箇大質量塊和4箇小質量塊組閤而成的四方全對稱結構的三軸陀螺儀.介紹瞭該慣性測量元件的結構及工作原理,根據結構參數計算齣瞭詳細的性能指標,併進行瞭麵內驅動模態和麵內外的敏感模態倣真.為提高各敏感模態的機械靈敏度,提齣採用雙重靜電頻率調諧方案,即先對公共質量塊施加調諧電壓,使驅動模態和航嚮模態的頻差最小;再對小質量塊上方的多晶硅電極施加另外的調諧電壓,最終使四模態頻率偏差小于30 Hz,從而說明該頻率調諧方法是有效的.然後,通過分析熱彈性阻尼能量耗散機理,對驅動及敏感諧振模態的品質因數進行倣真.結果錶明:真空環境不攷慮空氣阻尼情況下,兩種模態的品質因數分彆為23 816和19 507.最後,基于錶麵加工和體加工工藝,設計瞭高深寬比的加工流程.對該四方對稱解耦結構的設計和倣真錶明其模態匹配和品質因數性能滿足三軸陀螺的設計要求.
위료실현단편집성륙자유도미관성측량단원,제출료일충개진적유4개대질량괴화4개소질량괴조합이성적사방전대칭결구적삼축타라의.개소료해관성측량원건적결구급공작원리,근거결구삼수계산출료상세적성능지표,병진행료면내구동모태화면내외적민감모태방진.위제고각민감모태적궤계령민도,제출채용쌍중정전빈솔조해방안,즉선대공공질량괴시가조해전압,사구동모태화항향모태적빈차최소;재대소질량괴상방적다정규전겁시가령외적조해전압,최종사사모태빈솔편차소우30 Hz,종이설명해빈솔조해방법시유효적.연후,통과분석열탄성조니능량모산궤리,대구동급민감해진모태적품질인수진행방진.결과표명:진공배경불고필공기조니정황하,량충모태적품질인수분별위23 816화19 507.최후,기우표면가공화체가공공예,설계료고심관비적가공류정.대해사방대칭해우결구적설계화방진표명기모태필배화품질인수성능만족삼축타라적설계요구.
