微陀螺梳齿静电驱动力的计算方法.pdf

《微陀螺梳齿静电驱动力的计算方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第9期传感技术学报Vo1．24No．92011年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSep．2011TheCalculationMethodoftheElectrostaticDriveForceofMicroMachinedGroscopeCombYAOFenglinr，GAOShiqiao，1．SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，BeijingInstituteTechnology，Beijing100081，C

2、hina；、2．SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，TaiyuanUniversityofScieneeandTechnology，Taiyuan030024，China]Abstract：TocalculatetheelectrostaticforceinthemicromachinedgyroscopeiSakeyprobleminthemechanicalcharacteristicofit．Baseontheprincipleofelectrostati

3、cdriveofthemicromachinedgyroscope，thepaperintroducesinfiniteplanemodel，edge—effectmodelandcorner—effectmodelastheelectrostaticfieldcomputationmoduleofthemicrocomb．Itdeducestheformulaofcapacitancecomputationandelectrostaticforceofthreemodels．Bythenumericalcal

4、culationandfiniteelementcalculation，itgetsthecapacitanceandtheelectrostaticforceofthegyroscopeandtheapplicablecircumstanceofeachmodelthattheoverlaplengthinvariation．Itsuggeststhattheedge—effectandthecomer—effectofcombshouldbefullyconsideredwhendesigningandco

5、mputingthecomb．Keywords：micromachinedgyroscope；edge—effect；corner·effect；numericalcalculation；driveforceEEACC：7230，7320E，8340doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．09．008微陀螺梳齿静电驱动力的计算方法姚峰林，高世桥f1l_北京理工大学机电学院，北京100081；、I2．太原科技大学机电学院，太原030024／摘要：准确计算静电力是分析微机械陀螺力学特性的

6、关键。文章基于微陀螺静电驱动原理，介绍了微梳齿结构的静电场计算的无限大平板模型，边缘效应模型，拐角效应模型三种模型。推导了三种模型的电容计算公式和静电力计算公式。通过数值计算和有限元计算，得到交叠长度变化时，不同计算模型的电容和静电驱动力的对比和各种模型的适用范围。说明在微尺度条件下静电场的边缘效应和拐角效应应当在设计和计算梳齿时应当充分考虑。关键词：微陀螺；边缘效应；拐角效应；数值计算；驱动力中图分类号：TP212．1；TB934文献标识码：A文章编号：1004-1699(2011)09-1265-05微机械

7、陀螺是20世纪80年代后期发展起来的一梳齿的分析中，无限大平板理论应用在有限尺度的种测量角速度或角位移的惯性传感器，是微机电系统电极上是近似的。赵剑等采用复变函数法推导了考(MEMS)技术应用的一个重要方面¨J。微机械陀螺与虑边缘效应的两个近似简化公式，并作了精度分传统陀螺相比，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、析J。但梳齿结构上具有拐角结构，在电容和静电能适用于较为恶劣的环境、可以批量生产、易与cM0s力计算时，需要考虑这一特殊性。接口电路集成、以及数字化和智能化等特点。微机1静电驱动的原理械陀螺的优良特f

8、生决定了它具有广阔的应用前景与商业和军事价值MJ。目前，大多数微机械陀螺还主要应由电容式微机械陀螺仪工作原理可知，要想使用于中低精度场合，由于高精度应用场合的需求，需要陀螺仪工作，陀螺仪接口电路必须使陀螺仪振动质研制出商I生能高精度的微机械陀螺J。量块在驱动模态方向振动¨。对于静电驱动微机由于静电驱动力是研究微结构静态、动态力学械陀螺仪而言，主要利用静电力来达到驱动微陀螺的基础，它将影