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1、Z轴硅微机械陀螺仪温度特性研究第31卷 第6期2008年12月电子器件ChineseJournalOfElectronDevices Vol.31 No.6Dec.2008ResearchonThermalCharacteristicofZ2InputSiliconMicromachinedGyroscope3CHENShu2ling,YANGBo,WANGShou2rong3(SchoolofInstrumentationScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing2100
2、96,China)Abstract:Siliconmicromachinedgyroscopeisakindofangular2rate2sensordevelopedinrecentyears,whichhassmallersize,lighterweightandlowercostthantraditionalrate2sensors.Temperaturevariationisoneofthema———————————————————————————————————————————————inerrorsforSMG.The
3、thermalcharacteristicofSMGwasanalyzed,twogyroscopesofdifferentQ2valuewerechosenandtestedwhilethetemperaturerangedfrom-40℃to80℃.TheinfluenceonthefeaturesofSMGowningtotemperaturechangeisconstrued.Theexperimentresultshowsthattheresonantfrequencyofthegyroscopede2creasesli
4、nearlyalongwiththetemperatureincrement;thevacuumdegreeofthehermeticgyroscopeimposesdis2tinctinfluenceonthemechanicalfactorofthegyroscopewhentemperaturevaries.Keywords:siliconmicromachinedgyroscope(SMG);thermalcharacteristicEEACC:76303陈淑铃,杨 波,王寿荣3(东南大学仪器科学与工程学院,南京21009
5、6)摘 要:硅陀螺仪是近年来发展起来的一种新型角速度传感器,温度变化是其主要误差源之一。分析了温度变化对硅微陀螺仪的谐振频率和品质因数的影响,并选择常温下机械品质因数不同的两个陀螺在-40℃～80℃温度范围内进行测试,得出机械品质因数和谐振频率随温度变化规律。实验结果验证了陀螺仪谐振频率随温度升高而线形下降;温度变化时,封装陀螺仪抽真空度对陀螺机械品质因数产生明显影响。关键词:微机械陀螺仪;温度特性中图分类号:V241.59 文献标识码:A 文章编号:100529490(2008)0621753204统刚度的变化,改变陀螺的谐
6、振频率,产生漂移。陀螺外围电路中电子器件的温度漂移也会影响到输出信号的精度。这些因素主要影响到陀螺的零位输出和标度因数[3],———————————————————————————————————————————————进而影响了陀螺仪输出特性的精度以及稳定性。硅微机械陀螺仪以硅为材料,可以利用成熟的半导体加工工艺制作,易于实现微机械与微电子线路的一体化。但硅材料特性受温度影响较大,当温度变化时,机械结构、拉伸强度、残余内应力、破坏韧性、疲劳强度等性能都会发生很大变化[4]。 微机械陀螺仪由单晶硅片采用光刻和各向异性刻蚀工艺制造
7、而成,属于硅的微机械加工与陀螺仪理论相结合的产物。具有体积小、质量轻、可靠性高、抗冲击、适于大批量生产等特点,在军事,汽车,消费电子,机器人,医学等许多领域都有广泛的应用[122]。陀螺的性能受到各种因素的影响,其中环境温度的变化对微机械陀螺仪性能有较大影响。微机械陀螺仪工作主要受其谐振频率影响,而陀螺仪材料的弹性模量以及陀螺外围电路中电子器件的性能都会随温度变化而变化,弹性模量的改变将导致系收稿日期:2008203231基金项目:总装备部“十一五”预研课题资助项目(6922002055)作者简介:陈淑铃(19852),硕士研究生
8、,从事硅微机械陀螺仪温度控制,chenshuling318@126.com;杨 波,博士,主要从事硅微陀螺仪测控线路;王寿荣,教授,博士生导师,srwang@seu.edu.cn.1754电 子 器 件误差[4]。第31卷—————————————
