專利名稱：一種壓電驅動三自由度扭轉振動mems陀螺的設計方法
技術領域：
本發明涉及一種MEMS角速度陀螺的新的設計方法，具體說是一種采用壓點驅動方式的三自由度扭轉振動MEMS陀螺的設計方法。
背景技術：
傳統MEMS陀螺采用單個諧振子的正交振動模態產生的科氏力敏感外部輸入角速度，存在模態耦合，對溫度和氣壓變化過于敏感等設計原理的缺陷，傳感器的輸出漂移和敏感噪聲嚴重，不能滿足航空航天導航領域的應用。傳統MEMS陀螺采用靜電驅動方式存在多種非線性動力學問題。
發明內容
本發明采用兩被動諧振子、單主動諧振子的三自由度扭轉振動MEMS角速度陀螺的新的設計原理。本發明提出采用壓電驅動方法實現主動諧振子的驅動，大大簡化MEMS陀螺驅動電路的設計。本發明采用關于Jl*和戶軸的對稱結構，由上下兩對壓電陶瓷(PZT)厚膜驅動器通過反相驅動實現主動諧振子《I繞JT*軸的扭轉驅動。本發明涉及的三自由度扭轉振動MEMS陀螺的動力學方程如下所示。設
圖1所示三自由度扭轉振動系統的廣義坐標為=
權利要求
1.本發明采用兩被動諧振子、單主動諧振子的三自由度扭轉振動MEMS角速度陀螺的新的設計原理。
2.根據權利要求1所述的壓電驅動三自由度扭轉振動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應力釋放關節。
3.根據權利要求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.本發明采用壓電驅動方法實現主動諧振子的驅動，大大簡化MEMS陀螺驅動電路的設計。
5.根據權利要求4所述，本發明采用關于JT8和Γ*軸的對稱結構，由上下兩對壓電陶瓷(PZT)厚膜驅動器通過反相驅動實現主動諧振子"I繞#軸的扭轉驅動。
6.本設計通過合理設計三自由度諧振子的共振頻率，可以提高MEMS陀螺工作性能的魯棒穩定性。`
全文摘要
傳統MEMS陀螺采用單個諧振子的正交振動模態產生的科氏力敏感外部輸入角速度，存在模態耦合，對溫度和氣壓變化過于敏感等設計原理的缺陷，傳感器的輸出漂移和敏感噪聲嚴重，不能滿足航空航天導航領域的應用。本發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振動MEMS角速度陀螺的新設計原理，并給出了該系統動力學建模的方法，揭示了這種設計方法在改進傳統MEMS角速度陀螺設計缺陷中的基本原理。同時本發明提出采用壓電驅動方法實現主動諧振子的驅動，避免了傳統MEMS陀螺采用靜電驅動下存在的多種非線性動力學問題，可大大簡化MEMS陀螺驅動電路的設計。
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 優先權日2013年4月15日
發明者何廣平, 狄杰建, 趙全亮, 袁俊杰, 孫愷, 彭澤 申請人:北方工業大學, 何廣平
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