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摘 要：随着现代科技的不断提高，人们对于电子产品的研究已经不在仅局限于大面积的生产和大规模电路的机械，而是开始向微电子机械技术进行发展。目前，微电子机械技术被广泛地应用在微机械陀螺的制造当中，其中以静电悬浮转子微陀螺技术最为先进，其主要是利用了静电悬浮技术，实现了转子的极低摩擦力，能够让转子高速旋转，进而实现对载体角速度的测量，并对线性加速度进行准确的测量。本文即是对静电悬浮转子微陀螺DSP测控技术进行的研究，首先探讨了微电子机械中的检测和控制技术，然后探讨了静电悬浮转子微陀螺的结构和工作原理，以期能为相关工作提供参考。
关键词：静电悬浮；转子；微陀螺；测控技术；研究
微机械电子技术是人类在上个世纪80年代开始研究的一项综合性科学技术，其主要是将微电子技术和微机械机构技术相结合，目前在欧美以及日本等地区得到了较好的发展。早在1989年时，美国就研制出了盐城微型遥控机器人，其可以实现微小环境下的精准操作，使得人类无法探查的地方也能够被深入研究。同时，利用现代技术研发的静电悬浮转子微陀螺测控技术是一项针对于物体速度进行测控的先进技术门类，而这也标志着人类科技开始向微型化的方法进行发展。
一、微电子机械元件当中的检测和控制技术
微电子机械系统主要指的是由微小机械元件构成的机械装置，其需要获得更加有效和稳定的传输信号才能够进一步发挥作用，其控制系统才能够对其进行相应的操控。但是微电子机械系统本身属于微型机械，其元件能够发出的信号均较弱，往往会被周围的电磁干扰所掩盖，因此在对微电子机械元件进行运用的过程中，必须要对其信号较弱问题进行研究，只要将这一问题突破，就能够提升微电子机械系统的整体工作效率。同时，在微电子机械元件当中具有着较多的检测和控制技术，其中主要包括电容检测方法、集成电容检测芯片、幅值解调技术、模拟PID控制以及数字控制技术等。
二、静电悬浮转子微陀螺的结构及工作原理
静电悬浮转子微陀螺的基本原理是利用了高速旋转的转子，其具有极强的定轴性，并且还拥有着进动特性，因此能够实现对速度的准确测控。目前国际上研究的相关技术主要是借由扁平的悬浮转子，与分布在陀螺外壳上的定子电极之间相互作用，并与检测电极和旋转驱动电极向结合，构成了这一微电子机械系统。
（一）静电悬浮转子微陀螺的结构
目前，大部分静电悬浮转子微陀螺在结构上均利用的是三层复合式结构，其中包括上下两层的定子和中间夹层中的转子，组成了一种类似于“三明治”的复合结构体。为了能够提供足够的侧向刚度，在静电悬浮转子微陀螺装置内设计了侧向的悬浮电极，这样就能够保证对侧向方面上的定性。在这一装置内，其检测信号主要利用公共电极进行导引，并且同时在上下两层定子上还设计了旋转电极，这样可以在转子进行旋转的过程中，对转子施加旋转电磁场，拖动并加大转子的旋转速度，使其速度能够使普通转子的数十倍。
同时，在对静电悬浮转子微陀螺进行设计的过程中，其静电悬浮结构本身不具有稳定性，因此必须要对其采用闭环式的控制方式，其装置内的悬浮电极既要对转子的位置进行准确的检测，同时还需要在悬浮电磁场内施加静电力，也就是说其需要同时运用检测电极和控制电极，其检测所得到的波形需要与反馈电压所形成的波形进行区分，以免造成测控数据错误。在其整体结构设计过程中，利用方形的玻璃板对微陀螺的底部进行衬托，这样就可以直观测量其敏感轴的方位是否准确。同时在复合式定转子结构之间还具有着支撑柱，也被称为止档住，用来约束中间转子的轴向，避免其出现过大的位移，同时可以在电磁悬浮启动过程中减小其转子所需要承受的摩擦力。另外，止档住本身是导体，因此在转子旋转的过程中止档住可以起到负荷电流的作用，这样就可以保证转子本身的零电位，以免其产生负荷而导致转子旋转受阻。
（二）静电悬浮转子微陀螺的工作原理
在理想的状态之下，首先要将转子看做是一个高速旋转的刚体，其本身质量分布均匀，并且旋转的中心也和本身圆心相重合，其表面所承受的支撑力也是均匀分布的，并且没有收到外界磁场的任何干扰。在这种理想状态之下就形成了对于静电悬浮转子微陀螺机械结构的模型，其主要原理就是角动量定理，也被称为动量的矩定理，其矢量方程为： 。其中 表示的是转子对任意一点所形成的角动量，而其也等于 ，也就是绕该点作用于转子本身的外力矩矢量。其本身是一个矢量，既有大小，又有方向。另外，在高速旋转的转子上海具有着定轴性和进动性的特征，而这正是静电悬浮转子微陀螺检测角速度和线性加速度的主要依据。
结语：
在未来人类科技的发展过程中，微电子机械结构必然会成为发展的主要方向，其能够给机械制造业、检测行业、医学、生物学、化学等各个行业带来新的技术，并能够推动这些行业的发展。因此我国现阶段应该进一步深化对于静电悬浮转子微陀螺DSP测控技术的研究，进一步提升我国在微电子机械研发工作中的整体效果，为未来我国科技的发展提供稳定的技术支持。■
参考文献
[1] 崔峰，苏宇峰，张卫平，等. 静电悬浮转子微陀螺及其关键技术[J]. 中国惯性技术学报，2013，13（06）.
[2] 黄晓刚，刘武，邵诗逸，等. 磁悬浮转子微陀螺电容结构设计[J]. 传感器与微系统，2013，25（01）.
[3] 王立奇. 静电悬浮转子微陀螺悬浮控制系统的研究[D]. 上海交通大学，2010.
[4] 孙爱良. 静电悬浮转子悬浮控制系统探析[J]. 自动化与仪器仪表，2012（02）.
关键词：静电悬浮；转子；微陀螺；测控技术；研究
微机械电子技术是人类在上个世纪80年代开始研究的一项综合性科学技术，其主要是将微电子技术和微机械机构技术相结合，目前在欧美以及日本等地区得到了较好的发展。早在1989年时，美国就研制出了盐城微型遥控机器人，其可以实现微小环境下的精准操作，使得人类无法探查的地方也能够被深入研究。同时，利用现代技术研发的静电悬浮转子微陀螺测控技术是一项针对于物体速度进行测控的先进技术门类，而这也标志着人类科技开始向微型化的方法进行发展。
一、微电子机械元件当中的检测和控制技术
微电子机械系统主要指的是由微小机械元件构成的机械装置，其需要获得更加有效和稳定的传输信号才能够进一步发挥作用，其控制系统才能够对其进行相应的操控。但是微电子机械系统本身属于微型机械，其元件能够发出的信号均较弱，往往会被周围的电磁干扰所掩盖，因此在对微电子机械元件进行运用的过程中，必须要对其信号较弱问题进行研究，只要将这一问题突破，就能够提升微电子机械系统的整体工作效率。同时，在微电子机械元件当中具有着较多的检测和控制技术，其中主要包括电容检测方法、集成电容检测芯片、幅值解调技术、模拟PID控制以及数字控制技术等。
二、静电悬浮转子微陀螺的结构及工作原理
静电悬浮转子微陀螺的基本原理是利用了高速旋转的转子，其具有极强的定轴性，并且还拥有着进动特性，因此能够实现对速度的准确测控。目前国际上研究的相关技术主要是借由扁平的悬浮转子，与分布在陀螺外壳上的定子电极之间相互作用，并与检测电极和旋转驱动电极向结合，构成了这一微电子机械系统。
（一）静电悬浮转子微陀螺的结构
目前，大部分静电悬浮转子微陀螺在结构上均利用的是三层复合式结构，其中包括上下两层的定子和中间夹层中的转子，组成了一种类似于“三明治”的复合结构体。为了能够提供足够的侧向刚度，在静电悬浮转子微陀螺装置内设计了侧向的悬浮电极，这样就能够保证对侧向方面上的定性。在这一装置内，其检测信号主要利用公共电极进行导引，并且同时在上下两层定子上还设计了旋转电极，这样可以在转子进行旋转的过程中，对转子施加旋转电磁场，拖动并加大转子的旋转速度，使其速度能够使普通转子的数十倍。
同时，在对静电悬浮转子微陀螺进行设计的过程中，其静电悬浮结构本身不具有稳定性，因此必须要对其采用闭环式的控制方式，其装置内的悬浮电极既要对转子的位置进行准确的检测，同时还需要在悬浮电磁场内施加静电力，也就是说其需要同时运用检测电极和控制电极，其检测所得到的波形需要与反馈电压所形成的波形进行区分，以免造成测控数据错误。在其整体结构设计过程中，利用方形的玻璃板对微陀螺的底部进行衬托，这样就可以直观测量其敏感轴的方位是否准确。同时在复合式定转子结构之间还具有着支撑柱，也被称为止档住，用来约束中间转子的轴向，避免其出现过大的位移，同时可以在电磁悬浮启动过程中减小其转子所需要承受的摩擦力。另外，止档住本身是导体，因此在转子旋转的过程中止档住可以起到负荷电流的作用，这样就可以保证转子本身的零电位，以免其产生负荷而导致转子旋转受阻。
（二）静电悬浮转子微陀螺的工作原理
在理想的状态之下，首先要将转子看做是一个高速旋转的刚体，其本身质量分布均匀，并且旋转的中心也和本身圆心相重合，其表面所承受的支撑力也是均匀分布的，并且没有收到外界磁场的任何干扰。在这种理想状态之下就形成了对于静电悬浮转子微陀螺机械结构的模型，其主要原理就是角动量定理，也被称为动量的矩定理，其矢量方程为： 。其中 表示的是转子对任意一点所形成的角动量，而其也等于 ，也就是绕该点作用于转子本身的外力矩矢量。其本身是一个矢量，既有大小，又有方向。另外，在高速旋转的转子上海具有着定轴性和进动性的特征，而这正是静电悬浮转子微陀螺检测角速度和线性加速度的主要依据。
结语：
在未来人类科技的发展过程中，微电子机械结构必然会成为发展的主要方向，其能够给机械制造业、检测行业、医学、生物学、化学等各个行业带来新的技术，并能够推动这些行业的发展。因此我国现阶段应该进一步深化对于静电悬浮转子微陀螺DSP测控技术的研究，进一步提升我国在微电子机械研发工作中的整体效果，为未来我国科技的发展提供稳定的技术支持。■
参考文献
[1] 崔峰，苏宇峰，张卫平，等. 静电悬浮转子微陀螺及其关键技术[J]. 中国惯性技术学报，2013，13（06）.
[2] 黄晓刚，刘武，邵诗逸，等. 磁悬浮转子微陀螺电容结构设计[J]. 传感器与微系统，2013，25（01）.
[3] 王立奇. 静电悬浮转子微陀螺悬浮控制系统的研究[D]. 上海交通大学，2010.
[4] 孙爱良. 静电悬浮转子悬浮控制系统探析[J]. 自动化与仪器仪表，2012（02）.