文档名：热振子式Z轴MEMS角速度陀螺敏感机理的研究
摘要：揭示了一种热振子式Z轴MEMS角速度陀螺的敏感机理.在给出工作原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算.结果表明:①开机1.8s后在敏感结构内形成一个稳定的温度场.②热振子在Y方向建立驱动模态,当沿着Z轴输入角速度时,在哥氏力的作用下热振子沿着X方向移动,造成温度场偏移,X方向上对称平行设置的两热线温差ΔTX随着输入加速度az的加大呈现线性增长,温度灵敏度为125mK/(°/s).③根据输入-输出ωz-VXout特性曲线,得到数学模型,揭示了该陀螺的敏感机理,陀螺灵敏度为0.095mV/(°/s),非线性度为2.97％.本研究为优化结构奠定了实用理论基础.
Abstract：ThesensitivemechanismofathermaloscillatortypeZ-axisMEMSangularvelocitygyroisrevealed.Thetemperaturefieldin-sidethesensitivestructureiscalculatedonthebasisofgivingtheoperatingprinciple,thevibrationmodeofthethermaloscillatorandthegyroscopiceffect.Theresultsshowthat:astabletemperaturefieldisformedinsidethesensitivestructureafter1.8sofpower-on.ThethermaloscillatorestablishesadrivingmodeintheYdirectionwhentheangularvelocityisinputalongtheZaxis,thethermaloscil-latormovesalongtheXdirectionundertheactionoftheGaucheforce,causingthetemperaturefieldtoshift,andthetemperaturediffer-ence(ΔTX)betweenthetwohotlinessetsymmetricallyparallelintheXdirectionshowsalineargrowthwiththeincreaseoftheinputacceleration(az),andthetemperaturesensitivityis125mK/(°/s).Accordingtotheinput-output(ωz-VXout)characteristiccurve,amathematicalmodelisobtainedwhichrevealsthesensitiveofthegyroscope.Thesensitivitymechanismofthegyrois0.095mV/(°/s),andthenonlinearityis2.97％.Thisresearchprovidesapracticaltheoreticalfoundationfortheoptimizedstructure.
作者：朴林华 佟嘉程 李备 张严Author：PIAOLinhua TONGJiacheng LiBei ZHANGYan
作者单位：北京信息科技大学,北京市传感器重点实验室,北京100101
刊名：传感技术学报
Journal：ChineseJournalofSensorsandActuators
年，卷(期)：2024, 37(2)
分类号：TP212.1
关键词：陀螺 敏感机理 陀螺效应 数学模型 微机械 热振子
Keywords：gyroscopic sensitivemechanism gyroscopiceffect mathematicalmodel micromechanics thermaloscillator
机标分类号：U467.11TP212.1TN214
在线出版日期：2024年3月28日
基金项目：国家自然科学基金，北京市教育委员会科研计划项目，北京市新世纪百千万人才工程培养资助项目，北京市重点实验室开放课题资助项目，北京信息科技大学促进高校分类发展项目，现代测控技术教育部重点实验室资助，北京信息科技大学北京市传感器重点实验室资助，北京信息科技大学学科与研究生教育校内项目热振子式Z轴MEMS角速度陀螺敏感机理的研究[
期刊论文] 传感技术学报--2024, 37(2)朴林华 佟嘉程 李备 张严揭示了一种热振子式Z轴MEMS角速度陀螺的敏感机理.在给出工作原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算.结果表明:①开机1.8s后在敏感结构内形成一个稳定的温度场.②热振子在Y方向建立驱...参考文献和引证文献
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