微陀螺模态特性的参数化分析方法.pdf

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1、第24卷第10期传感技术学报Vo1．24No．102011年l0月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOct．2O1lParametricAnalysisMethodofModalCharacteristicsforMicromachinedGyroscopeL／Hao，XIAODingbang，WUXuezhong，CHENZhihua，HOUZhanqiang(CollegeofMechantronicsEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha4100

2、73，China)Abstract：Modalanalysisisveryimportantfordesigningmicromachinedgyroscope．ThispaperproposesaparametricmethodformodalanalysisofthemicromachinedgyroscopewhichissuspendedbyacantileverofL—shapedcrosssection．TheparametricfiniteelementmodelofthemicromachinedgyroscopeiSbuilt．TheAPDLcommandstreamis

3、encapsulatedbasedonVClanguage，andaparametricmoduleisdevelopedtoanalyzethemodalcharacteristicsofthegyroscope。Then，thecorrelationbetweenthemodalfrequenciesandtheprimarydimensionsofthegyroscopeisstudied．It’Sfoundthatthethicknessandthewidthofthesupportbeamhaveagreatimpactonthemodalfrequencies．Finally，

4、theresonantfrequenciesofthedrivemodeandsensemodearematchedbyoptimizingthestructuredimensions．Keywords：micromachinedgyroscope；modalanalysis；parametric；APDL；VCEEACC：7630；2575doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．10．005微陀螺模态特性的参数化分析方法李浩，肖定邦，吴学忠，陈志华，侯占强(国防科学技术大学机电工程及自动化学院，长沙410073)摘要：模态分析是微陀螺结构设计的重要环节，针对一

5、种采用L形截面悬臂梁支撑的微陀螺结构，提出了参数化的模态分析方法。建立了微陀螺的参数化模型，以vc作为封装ANSYS的APDL命令流的工具，开发了微陀螺参数化的模态分析模块。利用该模块研究了微陀螺模态频率随主要结构尺寸变化的规律，发现对模态频率影响较大的是硅结构的厚度和支撑梁的宽度。并通过优化结构尺寸使其模态频率完全匹配。关键词：微陀螺；模态分析；参数化；APDL；VC中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)10—1396—05微陀螺是一种敏感角速度和角位移的惯性器员输入前处理参数，然后自动运行ANSYS进行求件．大部分的微陀螺都属于振动式陀螺．一般工作

6、在解『6]。本文设计了一种采用L形截面的悬臂梁支谐振状态，其驱动模态和敏感模态的固有频率差会撑的微陀螺结构，通过VC对APDL命令流进行封直接影响微陀螺的灵敏度¨]。模态分析是微陀螺装，开发了一个参数化的模态分析模块，并利用该模结构设计的重要工作，为了确定微陀螺的结构尺寸，块研究了微陀螺的模态频率随主要结构尺寸变化的通常需要进行大量的有限元仿真[2]。因此开发一规律。为结构尺寸的确定提供依据。个参数化的微陀螺模态分析模块可以减少大量繁琐1微陀螺结构、工作原理与参数化模和重复性的工作，对于提高效率和可靠性具有重要型的建立的意义。APDL语言即ANSYS软件提供的参数化设计微陀螺结构如图1所示

7、，主要包括质量块、L形语言，使用APDL语言可以更有效地、自动地进行分截面的支撑梁、锚点和玻璃基板以及上面的电极。析计算，同时它也是一种高效的参数化建模手段。微陀螺采用单支撑梁的形式，避免了采用多梁支撑使用APDL语言进行封装的系统可以只要求操作人时由于制造误差导致的不对称的问题，悬臂梁的结收稿日期：2011—05—08修改日期：2011—07—18第10期李浩，肖定邦等：微陀螺模态特性的参数化分析方法1397构使得热应