一种高灵敏度电容式波动陀螺的设计与分析

来源：电子测量技术杂志2023年第7期北京时间：

作者：寇志伟，崔啸鸣，陈苏力德，孔哲，景高乐

单位：1.内蒙古工业大学电力学院 呼和浩特 010051; 2.内蒙古工业大学内蒙古自治区机电控制重点实验室 呼和浩特 010051

摘要：基于固体波动陀螺灵敏度高、可靠性好、动态范围宽等突出优点，本文研究了一种全新的高灵敏度电容式微机电环形波动陀螺。首先设计了微机电环形波动陀螺的敏感结构与整体结构，并分析了工作特性与敏感原理；其次建立了环形敏感结构的灵敏度数值模型，分析了灵敏度与主要设计参数的关系；最后对环形敏感结构进行了模态仿真、静电驱动分析、灵敏度分析与极限位移分析，得到了该微机电环形波动陀螺的谐振频率为6.036 0 kHz，在2.906 8 μm的驱动激励下机械灵敏度为0.003 6 μm/°，最大静态应力为19.82 MPa。分析结果表明该陀螺敏感结构设计合理，能够实现高灵敏度的角速度敏感，为进一步研制高灵敏度MEMS陀螺奠定了基础。

关键词：微机电系统;环形波动陀螺;灵敏度;敏感结构

基金资助：内蒙古自治区自然科学基金（2020LH06004）、内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZZ20062）、内蒙古自治区直属高校基本科研业务项目（Y20220113）资助