专利名称：一种压电驱动三自由度扭转振动mems陀螺的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种MEMS角速度陀螺的新的设计方法，具体说是一种采用压点驱动方式的三自由度扭转振动MEMS陀螺的设计方法。
背景技术：
传统MEMS陀螺采用单个谐振子的正交振动模态产生的科氏力敏感外部输入角速度，存在模态耦合，对温度和气压变化过于敏感等设计原理的缺陷，传感器的输出漂移和敏感噪声严重，不能满足航空航天导航领域的应用。传统MEMS陀螺采用静电驱动方式存在多种非线性动力学问题。
发明内容
本发明采用两被动谐振子、单主动谐振子的三自由度扭转振动MEMS角速度陀螺的新的设计原理。本发明提出采用压电驱动方法实现主动谐振子的驱动，大大简化MEMS陀螺驱动电路的设计。本发明采用关于Jl*和户轴的对称结构，由上下两对压电陶瓷(PZT)厚膜驱动器通过反相驱动实现主动谐振子《I绕JT*轴的扭转驱动。本发明涉及的三自由度扭转振动MEMS陀螺的动力学方程如下所示。设
图1所示三自由度扭转振动系统的广义坐标为=
权利要求
1.本发明采用两被动谐振子、单主动谐振子的三自由度扭转振动MEMS角速度陀螺的新的设计原理。
2.根据权利要求1所述的压电驱动三自由度扭转振动MEMS陀螺，其特征在于:1支撑铆接点，2敏感谐振子，3解耦谐振子，4主动谐振子，5 PZT厚膜，6柔性梁，7应力释放关节。
3.根据权利要求1所述通过检测敏感谐振子 与MEMS陀螺衬底之间的电容变化，可检测敏感谐振子的振幅。
4.本发明采用压电驱动方法实现主动谐振子的驱动，大大简化MEMS陀螺驱动电路的设计。
5.根据权利要求4所述，本发明采用关于JT8和Γ*轴的对称结构，由上下两对压电陶瓷(PZT)厚膜驱动器通过反相驱动实现主动谐振子"I绕#轴的扭转驱动。
6.本设计通过合理设计三自由度谐振子的共振频率，可以提高MEMS陀螺工作性能的鲁棒稳定性。`
全文摘要
传统MEMS陀螺采用单个谐振子的正交振动模态产生的科氏力敏感外部输入角速度，存在模态耦合，对温度和气压变化过于敏感等设计原理的缺陷，传感器的输出漂移和敏感噪声严重，不能满足航空航天导航领域的应用。本发明提出一种采用两被动谐振子、单主动谐振子的三自由度扭转振动MEMS角速度陀螺的新设计原理，并给出了该系统动力学建模的方法，揭示了这种设计方法在改进传统MEMS角速度陀螺设计缺陷中的基本原理。同时本发明提出采用压电驱动方法实现主动谐振子的驱动，避免了传统MEMS陀螺采用静电驱动下存在的多种非线性动力学问题，可大大简化MEMS陀螺驱动电路的设计。
文档编号G01C19/5712GK103234536SQ20131012893
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者何广平, 狄杰建, 赵全亮, 袁俊杰, 孙恺, 彭泽 申请人:北方工业大学, 何广平