压电微固体模态陀螺的安装技术.pdf

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1、2015年第34卷第10期传感器与微系统(TmnsducerandMicrosystemTechnologies)41DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)10-0041--03压电微固体模态陀螺的安装技术韦念，吴校生，刘武，陈文元，崔峰，张卫平(上海交通大学微纳科学技术研究院，上海200240)摘要：压电微固体模态陀螺(PMMG)利用压电PZT长方体的某高阶共振模态作为参考振动，是一种抗冲击、抗震动能力强的新型全固态陀螺。获得优化的参考振动振型对提高陀螺性能至关重要，但是大多数文献都没有涉及到封装对参考振动的影响。利用有限元方法(FEM)分析了压电振子安装时支撑

2、点位置与接触面积对参考振动的影响，分析结果表明：相对于接触面积的变化，支撑点位置的变化对陀螺参考模态的影响更大。该研究结果为压电微固体模态陀螺的安装方法提供了理论基础。关键词：有限元方法；压电；陀螺；安装中图分类号：U666．12文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)10-0041-03MountingtechnologyofpiezoelectricmicromachinedmodalgyroscopeWEINian，WUXiao-sheng，HUWu，CHENWen—yuan，CUIFeng，ZHANGWei—ping(ResearchInstituteofMicro

3、／NanoScienceandTechnology，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Piezoelectricmicromachinedmodalgyroscope(PMMG)isanoveltypeofall—solidstategyroscope，whichutilizesthehish-orderresonancemodeofthePZTbodyasitsreferencevibrationandthusobtainexcellentpropertiesofanti-shockandanti·vibr

4、ation．Obtaintheoptimizedreferencevibrationmodeisessentialtoimprovetheperformanceofthegyroscope，butmostpapersdidn’tcovertheinfluenceofpackagingonreferencevibration．Influenceofsupportingpointpositionandcontactareaininstallingofpiezoelectricvibratoronreferencevibrationisanalyzedbyfiniteelementmethod

5、(FEM)，andanalysisresultsshowthatthevariationofsupportingpointpositionhasagreaterimpactonreferencevibrationmodeofgyrocomparedwiththevariationofcontactarea．TheresearchprovidestheoreticalhisisformountingmethodofPMMGKeywords：finiteelementmethod(FEM)；piezoelectric；gyroscope；mounting0引言模态对MEMS谐振器的影响；通过

6、将支撑与反射体的有效陀螺是一种用以测量角速度和角位移的传感器件，在航结合，支撑带来的损失可以降到最低；而在ALN谐振器天、航空、航海以及制导等领域中有着广泛的应用。2006年，中，使用平边取代原来的凸边，可将通过支撑耗散的能量减在土耳其Istanbul召开的MEMS会议上，日本学者到最小J。然而，大多数文献都在研究如何通过改善支撑MaenakaeK等人首次提出了一种基于压电体高阶振动模来提高Q值，并没有涉及到封装技术对参考振动模态的影态的新型压电固态陀螺，文中称之为压电微固体模态陀响，而参考模态的优化对于陀螺性能的提高至关重要。螺(PMMG)。与传统的机械陀螺相比，该陀螺内部不存在作本文

7、首先从理论上对压电型微固体模态陀螺的工作原整体运动的部件和弹性支撑结构，因此，这种类型的陀螺抗理和所需参考振动模态进行了分析，然后采用有限元分析冲击、抗震动能力强，对真空封装没有特别要求，且具有体积方法分析了支撑点的位置与接触面积对陀螺参考振动模态小、功耗低、重量轻等特点。为确保其能长期、稳定的工作，参数的影响。陀螺应封装在密封腔室内来隔离外界环境对它的影响。1压电微固体模态陀螺的工作原理近年来，陀螺的封装技术受到越来越多的关注。文