石英微机电陀螺的频率干扰特性研究

发布时间：2024-06-14 20:49

　　石英微机电陀螺是一种哥氏(Coriolis)振动陀螺,其敏感芯片采用音叉式结构,工作时音叉处于谐振状态。敏感芯片具有多阶模态,前9阶模态覆盖频率为3～21 kHz。敏感芯片的部分模态易受外部振动影响而导致敏感芯片产生共振,使陀螺产生零位偏移误差,陀螺的零位偏移误差可达0.5 (°)/s。该文分析了敏感芯片模态共振误差机理,提出通过结构错频设计避免外部环境特定频率对敏感芯片的影响,从而抑制了零位偏移误差,零位偏移误差减小到约0.03 (°)/s,提高了陀螺的振动环境适应性。

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【部分图文】：

图1双端音叉敏感芯片结构示意图

图1为采用双端音叉结构的敏感芯片结构示意图。图2为石英微机电陀螺的工作原理。由图1,2可看出,驱动音叉被激励并以其固有频率谐振,在输入轴向有角速度输入ωi时,由于哥氏力的作用,使检测音叉做受迫振动,振动幅度正比于驱动音叉运动的速度和输入角速度。利用石英晶体的压电效应,将振动信号转....

图2石英微机电陀螺工作原理图

图1双端音叉敏感芯片结构示意图2频率特性分析

图3双端音叉敏感芯片前9阶模态振型示意图

石英微机电陀螺双端音叉敏感芯片具有复杂的模态振型,芯片的结构形式和结构参数决定不同的谐振模态。利用有限元分析法进行结构仿真分析,该类型结构的前9阶模态振型如图3所示,其中第七、八阶分别是驱动模态和检测模态。驱动模态是驱动音叉在xy平面内谐振,检测模态是驱动音叉与检测音叉在yz平面....

图4检测音叉扫频仿真分析响应曲线

对敏感芯片进行3～21kHz的扫频分析(见图4),在其各阶模态频率处会引起共振,导致检测音叉产生位移。双端音叉结构的石英陀螺敏感芯片,其检测音叉上检测电极的设计对音叉x、z方向的位移敏感,音叉在这2个方向产生位移,会通过石英晶体的压电效应转换为电信号,如果该信号不能抵消或在信号....

本文编号：3994403