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本文在阐述振动式微机械陀螺基本原理的基础上对陀螺的理想和非理想动力学模型进行了详细的推导和分析,对解耦合和非解耦合、质量集中和质量分布等几种模型进行了理论上的比较,总结和完善了该类微陀螺的动力学理论分析方法。
在理论分析的同时,首先介绍了目前微机电系统(MEMS)及器件设计和仿真的常用软件及其使用方法,然后采用ANSYS软件对微陀螺机械耦合误差进行建模仿真,主要包括质量分布模型、非对称梁模型和非正交驱动模型。结论表明机械耦合误差不可消除,各误差源对陀螺性能的影响不尽相同,改进陀螺结构以减小机械耦合误差是较佳方案。
在以往非解耦合、单级解耦合结构的基础上提出了新型双级解耦合结构,该结构使驱动和检测模态完全分离,在驱动、敏感、检测质量间采用弹性连接,并且使得驱动的输入和检测的输出为单一方向的运动。计算结果表明该结构在保证较大带宽的前提下有较高的灵敏度。