基于质量刚度解耦的三波腹嵌套环MEMS陀螺结构优化设计

• 作者: 张勇猛 李斌 李青松 王鹏 肖定邦 许一 路阔 高凯
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 嵌套环陀螺 性能优化 质量刚度解耦 灵敏度 热噪声
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 传感器研究
• 页码范围: 1451-1456
• 页数: 6页
• 分类号: TP393
• 字数: 3974字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2019.10.003

摘要

相比于经典的二波腹嵌套环式MEMS陀螺,三波腹嵌套环式MEMS陀螺具有工作频率高,抗干扰能力强等一系列优点,但是由于其工作频率高,环谐振状态下的热弹性损耗随之提高.针对这一问题本文采用了一种基于质量刚度解耦的质量块悬挂方法.该方法在基本不改变陀螺结构刚度的情况下,通过在嵌套环结构上悬挂质量块来提升陀螺的有效质量,从而可以按照需求合理降低陀螺的工作频率,降低其由热弹性阻尼带来的能量损耗,提升陀螺结构的整体性能.经COMSOL仿真软件的验证,我们优化了质量块的悬挂方式,避免陀螺振动时质量块的偏移,并且确定最佳的质量块悬挂环数为2环,而后在同一张<100>硅片上制作了优化前后的两种嵌套环式MEMS陀螺进行实验对比.实验测试结果表明:采用的质量块悬挂优化方式成功实现了质量刚度解耦,提升陀螺结构的品质因数3.12倍,降低陀螺由于加工缺陷带来的频率裂解3.37倍.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	高凯	国防科技大学智能科学学院	27	155	8.0	11.0
2	王鹏	国防科技大学智能科学学院	28	126	7.0	10.0
3	李斌	国防科技大学智能科学学院	18	94	6.0	9.0
4	肖定邦	国防科技大学智能科学学院	28	149	8.0	11.0
5	张勇猛	国防科技大学智能科学学院	5	1	1.0	1.0
6	李青松	国防科技大学智能科学学院	3	2	1.0	1.0
7	路阔	国防科技大学智能科学学院	1	0	0.0	0.0
8	许一	国防科技大学智能科学学院	2	2	1.0	1.0