本文關(guān)鍵詞：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(jì)

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【摘要】：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(diǎn)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(duì)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(duì)于對(duì)結(jié)構(gòu)性能要求很高的場(chǎng)合,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)量硅微陀螺儀為進(jìn)一步研究的對(duì)象,在雙質(zhì)量硅微陀螺儀的動(dòng)力學(xué)理論、微機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及檢測(cè)理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù),針對(duì)結(jié)構(gòu)的正交誤差及轉(zhuǎn)動(dòng)誤差,設(shè)計(jì)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(duì)封裝之后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能測(cè)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)方程,建立雙質(zhì)量硅微陀螺儀的動(dòng)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(dòng)和檢測(cè)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(jì)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(dòng)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)量硅微陀螺儀的耦合誤差、檢測(cè)框架的扭誤差及質(zhì)量塊的扭動(dòng)誤差動(dòng)。利用ANSYS做優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yàn)證結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)誤差、加工誤差及溫度的改變對(duì)結(jié)構(gòu)的性能的造成的誤差,并提出改進(jìn)的意見。4)基于音叉效應(yīng)的雙質(zhì)量硅微陀螺儀的性能測(cè)試結(jié)合外圍的驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制、閉環(huán)檢測(cè)及正交校正電路,對(duì)加工封裝之后的雙質(zhì)量硅微陀螺儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的振型固有頻率、品質(zhì)因素、正交校正機(jī)構(gòu)執(zhí)行力、標(biāo)度因素、零偏及零偏穩(wěn)定性、閾值、分辨率、正交校正機(jī)構(gòu)的校正能力及溫度性能的測(cè)試。進(jìn)一步驗(yàn)證雙質(zhì)量硅微陀螺儀優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的性能能否滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH-39

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1182276