MEMS硅基环形波动陀螺抗高过载能力测试

• 作者: 刘玉 曹慧亮 张英杰 石云波 赵锐 李涛
• 来源期刊: 仪表技术与传感器
• 关键词: MEMS陀螺仪 抗高过载 冲击模型 应力分析 拉曼光谱 测试
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 传感器技术|Sensor Technology
• 页码范围: 18-22
• 页数: 5页
• 分类号: TP212
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-1841.2021.02.004

摘要

针对MEMS硅基陀螺在制导炮弹等高过载环境中的应用,以一种S形弹性梁支撑形式的陀螺结构为研究对象,建立了陀螺结构的冲击动力学方程.利用ANSYS对陀螺结构进行瞬态仿真,仿真结果显示该结构在X、Z方向承受的最大应力分别为232.10 MPa、219.04 MPa,远小于硅材料的极限许用应力(790 MPa).实验室环境下利用马歇特锤对陀螺结构样品进行高过载试验,冲击幅值为13600g.试验前后通过共聚焦显微镜观察陀螺结构表面形貌,结构完好无损;使用拉曼散射光谱系统对非真空封装的陀螺结构进行应力分析,测试点最大应力为276.65 MPa;对真空封装的陀螺结构驱动模态固有频率进行扫频测试,过载前后频率变化量小于0.05％.仿真和试验结果表明该陀螺结构设计合理且抗过载幅值大于10000g.