压电型微固体模态陀螺的性能优化及检测

【摘要】：本文对一种压电型微固体模态陀螺的尺寸以及驱动方式进行了定量分析及优化.相对于一般的机械陀螺或振动陀螺来说,固态陀螺有强的抗冲击、抗震动能力。但是目前在这种压电型微固体模态陀螺的研究还主要集中在定性层面,定量的分析和优化基本是一片空白。本文通过建立一套定量指标,对压电型微固体模态陀螺的器件尺寸以及驱动方式进行优化,弥补了定量分析及优化领域的空白。 本文建立了一套用于评价压电型微固体模态陀螺工作模态优劣的定量指标,并利用这套定量指标对不同尺寸器件的工作模态进行评价,确定最优工作模态并优化器件的尺寸。随后,我们使用这套定量指标对不同驱动电极尺寸及驱动电极分布方式下器件的驱动效果进行评价,对驱动电极的尺寸及分布方式进行了优化,提出了一种全新的驱动电极分布方式,有效地改善了驱动电极的激励效果。 随后本文给出了压电型微固体模态陀螺的微加工工艺,讨论了器件切割的性能指标以及器件安装的方法。最后本文给出了该种压电型微固体模态陀螺的驱动电路及检测电路,并对压电型微固体模态陀螺进行检测。针对之前开环模式驱动电路在实际工作中由于环境温度、湿度、气压等参数发生变化的时候导致陀螺的工作振动模态谐振频率在一定范围内发生漂移,以及由于制造误差或材料参数的微小差异,不同的陀螺个体的工作振动模态的谐振频率也不尽相同等问题,本文介绍了一种闭环锁相稳幅驱动电路,能够为微固体模态陀螺提供陀螺谐振频率跟踪、恒幅的驱动信号,很好地解决了上述问题。