本文由目前电容式微机械陀螺的工作原理出发,从力学模型的角度分析了未解耦式微机械陀螺和单级解耦式微机械陀螺工作中所存在的问题,以进一步减小结构的机械耦合误差、提高陀螺的灵敏度和保证一定的工作带宽为目标,设计了一种新型结构的双级解耦电容式微机械陀螺。本文在初步建立起陀螺的三维实体模型后,用有限元软件分析了结构中各类关键弹性元件的刚度,验证了设计的合理性;考察了陀螺振子在自由状态下的应力和位移状况,分析了陀螺振子在极限位置状态下的应力情况,计算了陀螺振子在满足长期稳定工作条件下的抗疲劳性能,确定了陀螺的初始尺寸;通过分析振子结构中几处关键尺寸的变化对其自身动力学性能的影响,最终确定了陀螺振子的尺寸,使陀螺振子的驱动模态和检测模态精密的匹配起来,同时保证了一定的工作带宽;本文还通过对振子进行瞬态动力学分析,对新确立尺寸的陀螺振子进行了静力学校核,分析了简谐振动中振子的应力变化状态,研究了振子在正弦静电力激励下沿着不同振动方向的响应状况。本文的研究对MEMS传感器的设计方法提供了一定的借鉴意义,对双级解耦微机械陀螺的结构研究提供了一种新的思路,为进一步研究微机械陀螺在多场耦合作用下的特性奠定了基础。