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《暨南大学》 2008年
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静电驱动压电检测微机械陀螺仪的力学分析

蒋玉燕  
【摘要】: 微机械陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低,可靠性高、可批量生产、便于与电子线路集成等优点,因此在军用和民用领域具有广阔的应用前景。在微机械陀螺研究中,研制出价格低廉、体积小巧而性能适中的微机械陀螺仪将成为人们追求的一个重要目标。本文分析了一种静电驱动、压电薄膜检测新型微机械陀螺仪的力学模型,从而为工程应用提供一种可选的结构形式。 本论文的主要工作包括:(1)对微机械振动陀螺仪的研究历史和发展现状作了简单的综述。(2)用有限元软件ANSYS对结构进行模态分析,用以检验结构主振型是否能够测量被测角速度,得到了结构前六阶振型和固有频率。(3)给出梳状静电驱动器的驱动力大小计算公式,并分析了影响驱动力大小的因素。(4)建立微机械陀螺的振动方程,利用卡氏第二定理,分析了振动方程中的刚度系数。(5)结合压电效应、弹性力学、复合材料力学、振动理论对结构、两种薄膜形式进行了静力学分析。(6)用一个具体结构尺寸的陀螺仪进行了数值计算。 论文通过对静电驱动压电检测微机械陀螺仪的力学分析,最后得到压电薄膜输出的总电荷与输入角速度的解析式,从而对陀螺仪的设计提供重要的理论依据。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH703

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王瑞荣;杜康;石云波;刘俊;;静电驱动压阻检测微机械陀螺仪的研究[J];测试技术学报;2010年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王瑞荣;静电驱动硅基介观压阻式微陀螺仪设计与相关陀螺测试[D];中北大学;2011年
2 孙明;电容式陀螺仪接口电路的测试与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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3 贺玲,薛大同;微机械硅加速度计的性能分析[J];真空与低温;2003年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韩立锋;压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析[D];暨南大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 宋永刚;秦会峰;胡利方;鲁晓莹;孟庆森;;硼硅玻璃与硅阳极键合机理分析[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
3 秦会峰;杨立强;孟庆森;;硼硅玻璃与硅阳极键合机理及其界面微观结构分析[J];兵器材料科学与工程;2009年01期
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5 余丙军;杨超;余家欣;钱林茂;;表面隆起——从纳米磨损到纳米加工[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
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7 余亮琴;罗兵;吴学忠;李圣怡;;微陀螺微弱信号数字处理技术的分析与仿真[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
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9 毛巨林;周尉;;基于MEMS技术的热式质量流量传感器[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年
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1 田野;聚合物微机械的飞秒激光加工及驱动研究[D];吉林大学;2011年
2 吴志亮;特种小型机电引信设计及关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
3 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 罗红平;纳秒脉宽脉冲电化学微加工机床关键技术研究[D];湖南大学;2009年
5 张慧;非平膜电容式微型超声波传感器研究[D];天津大学;2010年
6 刘云涛;电容式SIGMA-DELTA微加速度计接口ASIC芯片研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 胡洋洋;UV-LIGA与微细电加工组合制造金属阵列网板技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 李河宗;微弯曲成形中应变梯度硬化效应的研究[D];上海交通大学;2011年
9 吴义伯;电热驱动的双向双稳态微继电器及其集成制造工艺研究[D];上海交通大学;2011年
10 徐建;被动型相干布居数囚禁原子钟系统关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴涛;陶瓷微细结构的生坯加工方法研究[D];大连理工大学;2010年
2 贾胜芳;MEMS引信保险装置的制作及铸层结合强度研究[D];大连理工大学;2010年
3 冯余其;聚合物微器件超声波联接机理与方法研究[D];大连理工大学;2010年
4 张尔东;音叉式石英微陀螺CMOS集成检测电路设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 赵新泊;基于SU-8厚胶工艺的SAR型微混合器设计及实验研究[D];浙江大学;2011年
6 李斌斌;MEMS带通滤波器的设计研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 殷志波;电解喷射小尺寸加工机理分析及装备性能研究[D];西安工业大学;2011年
8 庚小迪;辅以磁场的水分散剂工作液电火花小孔加工工艺研究[D];太原理工大学;2011年
9 杨峻松;机械式微压力传感器的稳健设计研究[D];北方工业大学;2011年
10 周洪龙;小型管道机器人系统研究[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
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1 温廷敦,张文栋;介观压阻效应[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 郭维廉;共振隧穿器件概述——共振隧穿器件讲座(1)[J];微纳电子技术;2005年09期
3 张世林,牛萍娟,梁惠来,郭维廉,赵振波,郝景臣,王文君,周均铭,黄绮;量子共振隧穿二极管的频率特性与分析[J];半导体学报;2002年11期
4 陈永,焦继伟,王惠泉,金仲和,张颖,熊斌,李昕欣,王跃林;大气下工作的微机械陀螺的设计及其噪声特性[J];半导体学报;2005年01期
5 毛海央;熊继军;张文栋;薛晨阳;桑胜波;鲍爱达;;共振隧穿二极管的压阻特性测试与研究[J];半导体学报;2006年10期
6 王建;张文栋;薛晨阳;熊继军;张斌珍;仝召民;;基于共振隧穿二极管的GaAs基压力传感器研制[J];传感技术学报;2006年05期
7 张斌珍;谢斌;薛晨阳;张文栋;陈尚;;基于共振隧穿二极管的矢量水声传感器设计[J];传感技术学报;2006年05期
8 徐景硕;惯性传感器技术及发展[J];传感器技术;2001年05期
9 茅盘松,王修伦;硅微机械振动陀螺的静电驱动[J];传感器技术;1996年01期
10 沙占友,王彦朋,张永昌;单片偏航角速度陀螺仪的原理与应用[J];传感器世界;2004年09期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 罗跃生;硅微型陀螺仪的力学分析和数学模型[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 董林玺;微机械电容式传感器及其相关特性研究[D];浙江大学;2004年
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4 陈雪萌;一种压阻式微机械陀螺的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
5 王洪喜;微结构的静电驱动特性研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 李燕斌;静电梳齿结构的MEMS分析和优化设计[D];华中科技大学;2008年
7 陈宏;全对称双级解耦微机械振动式陀螺研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄小振;电容式振动微机械陀螺接口电路的设计、模拟与测试[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
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4 李林;差分式硅微机械陀螺的结构设计及闭环驱动研究[D];中北大学;2006年
5 陈建军;GaAs基共振隧穿压阻式加速度计研究[D];中北大学;2006年
6 余亮琴;石英音叉微机械陀螺的微弱信号数字检测技术的仿真与系统误差研究[D];国防科学技术大学;2005年
7 邸荻;振动式微机械陀螺的设计与仿真[D];国防科学技术大学;2005年
8 顾永娣;集成光学陀螺谐振腔的研究与设计[D];东南大学;2006年
9 何晓磊;基于非谐振原理的硅微机械陀螺仪的结构设计研究[D];东南大学;2006年
10 李芊;振动式微机械陀螺接口电路及其数字化研究[D];西北工业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 杨拥军,李立杰,徐永青,赵彦军,梁春广,魏同立;一种新型的微机械电子隧穿加速度计[J];东南大学学报(自然科学版);2000年06期
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10 郭秀中,陈家斌;微机械惯性仪表综述[J];测控技术;1996年02期
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1 郝颖;微机械加速度计的测试与应用研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 高强业;硅微加速度计的特性及应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
【相似文献】
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2 何存富;冯喜旺;吴斌;王秀彦;李隆涛;;光刻技术在PVDF压电薄膜电极制作中的应用[J];传感器与微系统;2006年10期
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4 揭琳锋;朱晓锋;王国林;袁银良;;PVDF的大拉伸变形测试机理研究[J];传感技术学报;2010年06期
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9 王俊喜;董向丹;张丽伟;王新昌;;LiNbO_3压电薄膜的研究进展[J];真空与低温;2010年01期
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1 孙博华;蒋玉燕;;静电驱动压电检测微机械陀螺仪的力学分析[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
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5 张辉;张淑仪;王禹然;范理;;双层压电薄膜激发TSM模式的谐振特性研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
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7 李俊红;汪承灏;刘梦伟;徐联;;适用于压电硅微传声器的PZT压电薄膜的研制[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
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5 国伟 张衍涛;海洋平台结构的实时监测和检测成像技术[N];中国石化报;2003年
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3 金浩;薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的若干问题研究[D];浙江大学;2006年
4 王树和;压电层合板壳力—电耦合分析及主动振动控制研究[D];天津大学;1997年
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7 陈晓强;基于能量指标的结构损伤识别理论与试验研究[D];华中科技大学;2009年
8 吴亚雷;自检测压电微传感器灵敏度优化及并行探测技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 宋玉明;聚偏氟乙烯纳米复合材料的形态结构及聚偏氟乙烯压电薄膜在心音心电监测仪中的应用[D];吉林大学;2007年
10 刘红梅;用于MEMS的PZT压电厚膜及硅基压电悬臂梁的制备研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋玉燕;静电驱动压电检测微机械陀螺仪的力学分析[D];暨南大学;2008年
2 徐晓强;电容式微机械陀螺仪的研究[D];北京邮电大学;2010年
3 温姣;一种新型微机械陀螺仪的结构与检测系统研究[D];电子科技大学;2011年
4 杜康;砷化镓基介观压阻型微机械陀螺仪的设计与测试[D];中北大学;2010年
5 韩立锋;压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析[D];暨南大学;2006年
6 王志飞;全解耦式微机械陀螺仪的研究与设计[D];燕山大学;2012年
7 毛海彪;基于PVDF压电薄膜胎内传感器的有限元纵滑仿真及压电解算[D];吉林大学;2012年
8 管继平;梳状音叉双线振动硅微机械陀螺仪的技术研究[D];电子科技大学;2010年
9 李海涛;压电智能材料在流速及流水压力实时监测中的技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 张敏亮;ZnO压电薄膜压力传感器的研究[D];北方工业大学;2012年
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