振动环型MEMS陀螺仪非线性动力学研究
发布时间：2021-04-03 22:38
随着科学技术不断发展和进步,微机电系统（MEMS）技术变得越来越成熟,逐渐推动了惯性传感器领域的发展。MEMS陀螺仪是一种测量旋转物体角速度的惯性传感器,区别于传统的陀螺仪,前者主要是基于科里奥利效应的原理,利用振动的质量部件代替传统的动量轮来测量角速度的,后者主要是利用角动量守恒的原理。与传统陀螺仪相比,这种陀螺仪具有体积小、质量轻、功耗低、抗过载能力强、价格低廉等优点,已经广泛应用于航空航天和国防军事等领域。但由于MEMS陀螺仪由许多元件组成,并且这些元件具有一定非线性特性,或者之间存在着非线性现象,因此研究MEMS陀螺仪系统的非线性振动响应特性,在未来的工业的实际应用方面有着十分重要的理论研究意义。本论文主要以振动环型MEMS陀螺仪为研究对象,重点分析了陀螺仪的工作机理和响应特性以及重要参数对系统响应的影响。这种陀螺仪的谐振子主要为对称的圆环结构,工作的过程会产生两种基础模式,即驱动模式和敏感模式,并且两个模式固有频率相同。另外,这些两种模式之间是通过科氏效应和几何非线性效应耦合的。其中非线性主要由圆环的刚度及圆环与电极之间的电势能造成的,势必会对响应产生一定的影响。最后,为了改...
【文章来源】： 梁东东 北京工业大学
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应用领域Fig.1-1Applicationarea
提高了陀螺仪的性能，但是高昂的高端领域。除了这些高性能陀螺仪外，还有现代振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是向。-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的了革命性的改变[8]。MEMS 技术由传统的半导体的特点是能够在半导体硅等基底上加工出可运动系统和机械系统集成到一块芯片上，如图 1-2 所的小型化、轻型化及批量生产[5]。常用的 MEMS(Coriolis Effect)，利用振动的质量部件代替传统决传统陀螺仪所存在的问题，并且还能实现批量。因此，不断创新的微机械生产技术和陀螺仪设最有吸引力的投资产业，越来越多的国家和研统的设计和研究。如图 1-2 所示为 MEMS 陀螺
第 1 章 绪论典型的机电产品，在正常工作情况下，我们必须弄清楚微陀螺仪的工作以后 MEMS 陀螺仪的研究和设计。由于其系统本身结构和组件具有非，导致微陀螺仪系统成为一个复杂的非线性系统。作为一种惯性传感是其关键的指标，在研究过程中必须深入分析系统存在的非线性对陀螺度的影响。因此通过陀螺仪进行建模，并进行线性分析理论和非线性分究是十分重要。另外，分析陀螺仪系统动力学行为也是实现陀螺仪能够的保证，是实现陀螺仪在航空航天上应用的关键技术之一，因此必须提系统的灵敏度。所以对振动环型陀螺仪动力学振动特性进行深入研究S 陀螺仪发展有着重要而深远的意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS环形振动陀螺结构设计与仿真分析[J]. 寇志伟,曹慧亮,刘俊,冯恒振,任建军,连树仁. 微纳电子技术. 2017(07)
[2]环形波动陀螺结构设计与仿真（英文）[J]. 寇志伟,曹慧亮,石云波,刘俊,唐军. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2016(01)
[3]微陀螺动力学建模与非线性分析[J]. 文永蓬,尚慧琳. 振动与冲击. 2015(04)
[4]环形陀螺敏感结构的平面振动分析[J]. 张瑞雪,陈志勇,张嵘. 中国惯性技术学报. 2012(03)
[5]MEMS微陀螺仪研究进展[J]. 成宇翔,张卫平,陈文元,崔峰,刘武,吴校生. 微纳电子技术. 2011(05)
[6]单晶硅振动环陀螺仪的制作[J]. 张明,陈德勇,王军波. 光学精密工程. 2010(11)
[7]微机械振动环陀螺(英文)[J]. 陈李,陈德勇,王军波. 光学精密工程. 2009(06)
[8]一种电磁式微机械振动环陀螺的建模与优化[J]. 陈李,陈德勇,王军波,毋正伟,张明. 纳米技术与精密工程. 2009(03)
[9]MEMS硅微陀螺仪系统级建模与仿真研究[J]. 温佰仟,刘建业,李荣冰. 中国惯性技术学报. 2007(04)
[10]常压下工作的微机械陀螺的频率和阻尼特性[J]. 刘晓为,陈宏,陈伟平,陆学斌,韩天. 传感技术学报. 2006(05)
硕士论文
[1]振动环型MEMS陀螺仪的研究与相关设计[D]. 苏小波.江南大学 2011
[2]MEMS器件的系统动力学建模与分析[D]. 李刚.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3117215
【文章来源】： 梁东东 北京工业大学
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应用领域Fig.1-1Applicationarea
提高了陀螺仪的性能，但是高昂的高端领域。除了这些高性能陀螺仪外，还有现代振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是向。-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的了革命性的改变[8]。MEMS 技术由传统的半导体的特点是能够在半导体硅等基底上加工出可运动系统和机械系统集成到一块芯片上，如图 1-2 所的小型化、轻型化及批量生产[5]。常用的 MEMS(Coriolis Effect)，利用振动的质量部件代替传统决传统陀螺仪所存在的问题，并且还能实现批量。因此，不断创新的微机械生产技术和陀螺仪设最有吸引力的投资产业，越来越多的国家和研统的设计和研究。如图 1-2 所示为 MEMS 陀螺
第 1 章 绪论典型的机电产品，在正常工作情况下，我们必须弄清楚微陀螺仪的工作以后 MEMS 陀螺仪的研究和设计。由于其系统本身结构和组件具有非，导致微陀螺仪系统成为一个复杂的非线性系统。作为一种惯性传感是其关键的指标，在研究过程中必须深入分析系统存在的非线性对陀螺度的影响。因此通过陀螺仪进行建模，并进行线性分析理论和非线性分究是十分重要。另外，分析陀螺仪系统动力学行为也是实现陀螺仪能够的保证，是实现陀螺仪在航空航天上应用的关键技术之一，因此必须提系统的灵敏度。所以对振动环型陀螺仪动力学振动特性进行深入研究S 陀螺仪发展有着重要而深远的意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS环形振动陀螺结构设计与仿真分析[J]. 寇志伟,曹慧亮,刘俊,冯恒振,任建军,连树仁. 微纳电子技术. 2017(07)
[2]环形波动陀螺结构设计与仿真（英文）[J]. 寇志伟,曹慧亮,石云波,刘俊,唐军. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2016(01)
[3]微陀螺动力学建模与非线性分析[J]. 文永蓬,尚慧琳. 振动与冲击. 2015(04)
[4]环形陀螺敏感结构的平面振动分析[J]. 张瑞雪,陈志勇,张嵘. 中国惯性技术学报. 2012(03)
[5]MEMS微陀螺仪研究进展[J]. 成宇翔,张卫平,陈文元,崔峰,刘武,吴校生. 微纳电子技术. 2011(05)
[6]单晶硅振动环陀螺仪的制作[J]. 张明,陈德勇,王军波. 光学精密工程. 2010(11)
[7]微机械振动环陀螺(英文)[J]. 陈李,陈德勇,王军波. 光学精密工程. 2009(06)
[8]一种电磁式微机械振动环陀螺的建模与优化[J]. 陈李,陈德勇,王军波,毋正伟,张明. 纳米技术与精密工程. 2009(03)
[9]MEMS硅微陀螺仪系统级建模与仿真研究[J]. 温佰仟,刘建业,李荣冰. 中国惯性技术学报. 2007(04)
[10]常压下工作的微机械陀螺的频率和阻尼特性[J]. 刘晓为,陈宏,陈伟平,陆学斌,韩天. 传感技术学报. 2006(05)
硕士论文
[1]振动环型MEMS陀螺仪的研究与相关设计[D]. 苏小波.江南大学 2011
[2]MEMS器件的系统动力学建模与分析[D]. 李刚.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3117215
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