光致机械振动及在哥氏振动陀螺中的应用

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1、分类号V241.5+54密级公开UDC621学位论文编号D-10617-30852-(2015)-04010重庆邮电大学硕士学位论文中文题目光致机械振动及在哥氏振动陀螺中的应用英文题目Light-InducedMechanicalVibrationandApplicationsinCoriolisGyroscope学号S120431012姓名刘聪学位类别工程硕士学科专业集成电路工程指导教师刘宇教授完成日期2015年6月12日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要哥氏振动陀螺是用于测量旋转角速度的惯性传感器件，减小体积、降低成本、提高精度、简化结构与封装是其未来发展趋势。

2、采用接触式驱动的传统哥氏振动陀螺，因其具有难以消除的交叉干扰，不能有效提高传感器机械灵敏度。在陀螺驱动环节引入无接触光学驱动技术，可使其惯性指标得到改善，同时符合优化趋势。本文基于激光冲击致使微悬臂梁产生机械振动进行原理研究，设计了采用激光冲击驱动方式的新型哥氏振动陀螺，提出光学驱动技术在哥氏振动陀螺中的应用方案。现将主要研究内容概括如下：第一，根据哥氏振动陀螺驱动原理，结合微悬臂梁集总参数模型与激光冲击波理论，形成激光冲击微悬臂梁的峰值压强模型。利用有限元软件对选定材料及尺寸的微悬臂梁模型进行模态分析。设计激光冲击薄膜模型，得出薄膜模型冲击位移与激光参数的对应关

3、系。将激光冲击作用于选定的微悬臂梁模型，得出激光冲击微悬臂梁的作用规律。第二，选用已优化的微悬臂梁参数制作样品，搭建激光冲击微悬臂梁样品实验平台。通过实验数据对激光冲击微悬臂作用规律进行验证。将实验样品与仿真模型的冲击位移数据进行比较，进一步验证了激光冲击波峰值压强模型。实验结果表明，微悬臂梁可以在激光冲击作用下，随激光参数产生规律的机械振动。第三，设计了采用激光冲击驱动的“十字型”哥氏振动陀螺。在驱动位移相近的前提下，“十字型”陀螺机械灵敏度是同等尺寸下振梁式陀螺的4.36倍。进而表明具有轴对称结构的“十字型”陀螺拥有更好的机械性能。在相同驱动条件下，“十字型”

4、陀螺比粘贴压电片的“贴片-十字型”陀螺机械灵敏度提高4.74%，且拥有更大的驱动位移。这表明采用无接触方式进行驱动/检测的“十字型”陀螺拥有更好的机械性能。关键词：哥氏陀螺，光驱动，机械振动，激光冲击I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractCoriolisvibratorygyroscopeisoneoftheinertialsensorsformeasuringtherotationalangularvelocity.Itsfuturedevelopmenttrendisreducingthedevice’svolume,decreasingt

5、hecosts,improvingtheaccuracy,simplifyingthestructureandencapsulation.Restrictedbytheexistingdrivemode,itisdifficulttoavoidthecrossinterferencecausedbycontiguousdrivemodeforthetraditionalCoriolisvibratorygyroscope,whichcannoteffectivelyimprovethemechanicalsensorsensitivity.Forimproving

6、themaininertialindexofgyroscope,itispossiblefortheintroducedopticaldrivingtechnologytobeadoptedinthedrivinglink,whichconformstothetrendofoptimization.Thelaser-shock-drivingmode,whichgeneratesthemechanicalvibration,wasproposed.OnenovelCoriolisvibratorygyroscopedrivenbythelasershockwasp

7、resentedinthisthesis.Themainresearchesarethefollowings:Firstly,accordingtotheprincipleofCoriolisvibratorygyroscope,thepeakpressuremodeloflasershockimpactedonthemicrocantileverbeamwasestablished,whichcombinedwiththelasershocktheoryandthelumpedparametermodelofmicrocantileverbeam.Byusing

8、ofthe