研究利用载体自身的旋转角速度矢量作为驱动力的硅微机械角速度陀螺,重点研究工作机理、硅微电子机械体加工技术、信号检测技术、组装和检测技术。该陀螺消除了一般硅微机械陀螺的驱动部份,故简化了制作工艺,提高了性能,并降低了成本.它既可用于火箭、子母弹等旋转体的检测和控制系统,也可用于汽车轮胎、石油钻探系统的检测和控制。 该硅微机械陀螺未见国内外公开报导,申请者在和俄罗斯专家技术交流时知道俄罗斯已研制了该
本文深入论述了无驱动结构硅微机械陀螺的机理,根据动力学方程论证了陀螺的原理结构;给出弹性支撑梁扭转刚度、振动元件角振动阻尼系数,以及陀螺质量角振动固有频率、角振动幅度与被测角速度的关系;建立了动力学模型、敏感元件(硅摆)模型和误差模型,并进行计算机仿真试验,利用ANSYS设计软件进行了模态分析和频响分析。 在上述理论论证的基础上,设计制作了陀螺敏感元件(硅摆)芯片、信号检测和处理电路。性能试验说明,无驱动结构硅微机械陀螺原理结构正确,能设计制作出实用化产品。 研究成果申请中、美、英、德等国发明专利8项(已受权4项),主要创新点(1)利用旋转体自身旋转作为驱动力,因而消除了一般角速度陀螺用于产生驱动力的驱动结构,使得产品结构大为简化,降低了成本,提高了可靠性;(2)通过减震、树脂灌封和优化结构,陀螺能承受20000g冲击;(3)该陀螺安装在旋转体上,能同时敏感旋转体旋转、偏航、俯仰的角速度和相位,具有三个互相垂直安装的一般角速度陀螺的功能,大大降低了使用成本;(4)该陀螺输出电压的极性可以很方便地由相位超前或迟后确定,载波相位与包络相位之差相当于舵机偏航或俯仰角。