微機械陀螺是利用科氏效應(yīng)來測量外界角速率信號的傳感器,具有尺寸小、成本低、功耗低和可靠性高等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于定位導航和軍工裝備領(lǐng)域,近些年作為制導炮彈的慣性器件,也是其重要的發(fā)展方向,由于制導炮彈的發(fā)射過載很大,因此提出了抗高過載環(huán)境的適應(yīng)性要求。本文設(shè)計了一種抗過載雙質(zhì)量塊微機械陀螺結(jié)構(gòu),并對其結(jié)構(gòu)性能、力學特性以及抗過載能力進行了分析與驗證。主要研究內(nèi)容如下:（1）論文通過對微機械陀螺工作原理、過載沖擊原理和結(jié)構(gòu)失效機理的分析,確定了抗過載雙質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的布局方案,并對微機械陀螺的彈性梁、機械耦合機構(gòu)、驅(qū)動檢測機構(gòu)以及緩沖止擋抗過載機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)計算。（2）針對設(shè)計的抗過載微機械陀螺進行了結(jié)構(gòu)性能和力學特性的仿真分析,模態(tài)分析顯示,雙質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)反相模態(tài)的頻率低于同向模態(tài)且實現(xiàn)了分離;抗過載性能分析顯示,結(jié)構(gòu)在三個方向的抗過載能力分別為16800g,15200g,20000g;并進一步通過振動特性分析、重力分析和熱固耦合分析對結(jié)構(gòu)性能和強度進行了分析驗證。（3）對整個雙質(zhì)量塊微機械陀螺進行了系統(tǒng)性能分析,計算了結(jié)構(gòu)的品質(zhì)因數(shù)、靈敏度、帶寬以及熱機械噪聲,建立了驅(qū)動模塊、檢測模...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1第一款微機械陀螺Fig.1-1Thefirstmicromechanicalgyroscope

擊下的響應(yīng)進行了理論分析，并通過有限元仿真分析和過載測試試驗方法對其進行了驗證，得到了相應(yīng)的進展，但對于MEMS慣性器件尤其是微機械陀螺的分析尚不見多。相比于其他MEMS器件，微機械陀螺的結(jié)構(gòu)較為復雜，增加了其抗過載設(shè)計的難度。本文的研究目的在于結(jié)合典型MEMS器件在過載沖擊下對....

圖1-2音叉式微陀螺Fig.1-2Tuningforkmicrogyroscope

機械陀螺的研究發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀第一款微機械陀螺如圖1-1所示，是由美國Draper實驗室在1988年研制的[9]，當時MEMS工藝處于起步階段，工藝不成熟，因此加工過程中對結(jié)構(gòu)的性能造成了嚴重的影響。之后隨著微機械陀螺和MEMS工藝的不斷發(fā)展，Draper實驗室對微....

圖1-3Honeywell研制的陀螺結(jié)構(gòu)

中北大學學位論文3微機械陀螺，其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，但在20000g的過載環(huán)境測試中，微陀螺的相關(guān)性能指標發(fā)生了嚴重退化[13]，其零偏穩(wěn)定性變?yōu)樵瓉淼?87%，標度因數(shù)穩(wěn)定性變?yōu)樵瓉淼?18%，但結(jié)構(gòu)未遭到明顯破壞。圖1-3Honeywell研制的陀螺結(jié)構(gòu)圖1-4THALES公....

圖1-4THALES公司的微機械陀螺儀ellFig.Fig.1-4MicrogyroscopemadeinTHALES

中北大學學位論文3微機械陀螺，其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，但在20000g的過載環(huán)境測試中，微陀螺的相關(guān)性能指標發(fā)生了嚴重退化[13]，其零偏穩(wěn)定性變?yōu)樵瓉淼?87%，標度因數(shù)穩(wěn)定性變?yōu)樵瓉淼?18%，但結(jié)構(gòu)未遭到明顯破壞。圖1-3Honeywell研制的陀螺結(jié)構(gòu)圖1-4THALES公....

本文編號：4057906