液浮轉(zhuǎn)子式微陀螺的熱學(xué)特性分析.pdf

1、MEMS微陀螺作為集合MEMS技術(shù)與陀螺技術(shù)的微傳感器,是慣性傳感器領(lǐng)域研究的熱點。陀螺的熱學(xué)特性是影響器件穩(wěn)定性與靈敏度的關(guān)鍵。本課題針對一種新型MEMS液浮轉(zhuǎn)子式微陀螺,采用仿真與實驗相結(jié)合的方法對陀螺的熱學(xué)特性進(jìn)行了研究與分析。
　　本論文首先對液浮轉(zhuǎn)子式微陀螺的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行闡述,進(jìn)而建立其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與定子系統(tǒng)的熱源的數(shù)學(xué)以及有限元模型。其次利用COMSOLMultiphysics軟件對陀螺的溫度場分布進(jìn)行建模與仿真,對

2、比陀螺采用三種不同粘滯系數(shù)的浮液在低速、中速、高速情況時的溫升情況,并分析傳熱路徑與溫度梯度。第三,利用紅外熱像儀對陀螺工作狀態(tài)時的溫度場分布進(jìn)行了測試,得到了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時的溫升情況,與仿真溫度誤差在1℃以內(nèi),驗證了仿真的合理性。繪制出定子、轉(zhuǎn)子區(qū)域的最高溫與最低溫曲線并進(jìn)行分析,陀螺三種浮液的溫度梯度為0.3℃～0.5℃。最后,通過COMSOL模擬了浮液溫度梯度引發(fā)的Marangoni熱對流,并分析熱對流對浮液速度場的影響,當(dāng)溫差為0.