微半球諧振陀螺儀結(jié)構(gòu)機(jī)理分析及加工工藝研究.pdf

1、微半球諧振陀螺儀是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ慕嵌?角速度傳感器之一，它不僅具有傳統(tǒng)半球諧振陀螺儀的高精度、抗輻射干擾、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，還具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)勢(shì)，在慣性導(dǎo)航、汽車、消費(fèi)電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。論文圍繞著微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)機(jī)理分析展開，從理論分析出發(fā)，并利用有限元分析軟件Comsol Multiphysics和ANSYS進(jìn)行仿真分析，設(shè)計(jì)了一種力平衡模式下的微半球諧振陀螺儀和相應(yīng)的一整套加工工藝流程。

2、>　　論文首先綜述了傳統(tǒng)半球諧振陀螺儀和微半球諧振陀螺儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，為深入進(jìn)行微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)機(jī)理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的研究提供了有益的借鑒與指導(dǎo)。
　　其次，闡述了全角模式和力平衡模式下微半球諧振陀螺儀的工作原理，分析并確定了微半球殼與支撐的結(jié)構(gòu)形式;應(yīng)用拉格朗日函數(shù)來進(jìn)行微半球諧振子的數(shù)學(xué)建模，得到了微半球諧振陀螺儀的二自由度運(yùn)動(dòng)方程;分析了不同球殼結(jié)構(gòu)參數(shù)與諧振頻率和進(jìn)動(dòng)因子的關(guān)系，為微半球諧振陀螺儀的結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
　　第三，系統(tǒng)分析了微半球諧振陀螺儀的各種能量耗散機(jī)理，包含聲子-聲子作用、聲子-電子作用、熱彈性阻尼、支撐損耗、空氣阻尼以及表面損耗。其中，重點(diǎn)對(duì)微半球諧振陀螺儀的熱彈性阻尼進(jìn)行了仿真分析和解析分析，并運(yùn)用完美匹配層(PML)技術(shù)在Comsol中對(duì)微半球諧振陀螺儀的支撐損耗進(jìn)行了仿真分析;總結(jié)了各種能量耗散源對(duì)總體Q值的影響，為高Q值微半球諧振陀螺儀的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
　　第四，在理論分析的基礎(chǔ)上，

4、設(shè)計(jì)了一種力平衡模式下的微半球諧振陀螺儀，并對(duì)其誤差機(jī)理進(jìn)行了深入分析。分析并總結(jié)了微半球殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，提出了一種優(yōu)化的球殼結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì);從理論上對(duì)力平衡工作模式下微半球諧振陀螺儀的電極配置進(jìn)行了分析，確定了微半球諧振陀螺儀的工作模式與電極配置方案;對(duì)微半球殼結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差進(jìn)行了分析，證明了參數(shù)誤差四次諧波分量對(duì)陀螺儀性能的影響最大，并利用Comsol對(duì)楊氏模量誤差四次諧波分量進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　最后，針