專利名稱：一種壓電驅(qū)動三自由度扭轉(zhuǎn)振動mems陀螺的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MEMS角速度陀螺的新的設(shè)計方法，具體說是一種采用壓點驅(qū)動方式的三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS陀螺的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)MEMS陀螺采用單個諧振子的正交振動模態(tài)產(chǎn)生的科氏力敏感外部輸入角速度，存在模態(tài)耦合，對溫度和氣壓變化過于敏感等設(shè)計原理的缺陷，傳感器的輸出漂移和敏感噪聲嚴(yán)重，不能滿足航空航天導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)MEMS陀螺采用靜電驅(qū)動方式存在多種非線性動力學(xué)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用兩被動諧振子、單主動諧振子的三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS角速度陀螺的新的設(shè)計原理。本發(fā)明提出采用壓電驅(qū)動方法實現(xiàn)主動諧振子的驅(qū)動，大大簡化MEMS陀螺驅(qū)動電路的設(shè)計。本發(fā)明采用關(guān)于Jl*和戶軸的對稱結(jié)構(gòu)，由上下兩對壓電陶瓷(PZT)厚膜驅(qū)動器通過反相驅(qū)動實現(xiàn)主動諧振子《I繞JT*軸的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動。本發(fā)明涉及的三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS陀螺的動力學(xué)方程如下所示。設(shè)
圖1所示三自由度扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)為=
權(quán)利要求
1.本發(fā)明采用兩被動諧振子、單主動諧振子的三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS角速度陀螺的新的設(shè)計原理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電驅(qū)動三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS陀螺，其特征在于:1支撐鉚接點，2敏感諧振子，3解耦諧振子，4主動諧振子，5 PZT厚膜，6柔性梁，7應(yīng)力釋放關(guān)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述通過檢測敏感諧振子 與MEMS陀螺襯底之間的電容變化，可檢測敏感諧振子的振幅。
4.本發(fā)明采用壓電驅(qū)動方法實現(xiàn)主動諧振子的驅(qū)動，大大簡化MEMS陀螺驅(qū)動電路的設(shè)計。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，本發(fā)明采用關(guān)于JT8和Γ*軸的對稱結(jié)構(gòu)，由上下兩對壓電陶瓷(PZT)厚膜驅(qū)動器通過反相驅(qū)動實現(xiàn)主動諧振子"I繞#軸的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動。
6.本設(shè)計通過合理設(shè)計三自由度諧振子的共振頻率，可以提高M(jìn)EMS陀螺工作性能的魯棒穩(wěn)定性。`
全文摘要
傳統(tǒng)MEMS陀螺采用單個諧振子的正交振動模態(tài)產(chǎn)生的科氏力敏感外部輸入角速度，存在模態(tài)耦合，對溫度和氣壓變化過于敏感等設(shè)計原理的缺陷，傳感器的輸出漂移和敏感噪聲嚴(yán)重，不能滿足航空航天導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明提出一種采用兩被動諧振子、單主動諧振子的三自由度扭轉(zhuǎn)振動MEMS角速度陀螺的新設(shè)計原理，并給出了該系統(tǒng)動力學(xué)建模的方法，揭示了這種設(shè)計方法在改進(jìn)傳統(tǒng)MEMS角速度陀螺設(shè)計缺陷中的基本原理。同時本發(fā)明提出采用壓電驅(qū)動方法實現(xiàn)主動諧振子的驅(qū)動，避免了傳統(tǒng)MEMS陀螺采用靜電驅(qū)動下存在的多種非線性動力學(xué)問題，可大大簡化MEMS陀螺驅(qū)動電路的設(shè)計。
文檔編號G01C19/5712GK103234536SQ20131012893
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者何廣平, 狄杰建, 趙全亮, 袁俊杰, 孫愷, 彭澤 申請人:北方工業(yè)大學(xué), 何廣平
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