淺析微機械石英陀螺的設計

余德林

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢，430079）

淺析微機械石英陀螺的設計

余德林

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢，430079）

本文根據振動陀螺的工作原理，利用公理化設計理論進行了分析，建立振動陀螺設計模型，使用該模型石英振動陀螺儀傳感元件—石英音叉片進行分析。利用有限元法是應用于音叉電子晶片靈敏度數據分析，評估其優缺點，設計石英音叉片解耦，為其他的設計提供有利的參考。

公理設計；靈敏度；振動陀螺；石英陀螺

音叉的工作原理是在音叉保持持續恒定等幅振動的作用下，一旦音叉進行旋轉轉動運動，就會受到柯里奧里力也就是慣性力的阻礙，不讓音叉轉動，從而觸發了音叉在一個平面上的振動，在振動的同時，音叉的轉動角速度是跟振幅成正比例系數的，同樣也會產生一個電信號，進而得出轉動時的角速度。QRS有很多優點，比如說：制作的本錢低、穩定性好等等。此外，它的使用壽命很長，角速度測量范圍寬、響應時間短、耐抗沖擊性強，屬于低精度陀螺儀。QRS波，音叉是陀螺振動儀核心組件，其結構和性能直接影響石英陀螺儀的質量。

1　機械陀螺的發展歷程

對于微型的機械陀螺認知是從1980年左右開始的。在1988年的時候，全球最先發現硅基微機械陀螺的機構是位于美國的Draper實驗室。隨著時代的發展和進步，1990年之后，LIGA技術和體硅工藝技術的發展壯大和技術成熟，更多的資源用來制作大質量塊。在1988年發現硅基微機械陀螺之后，美國的Draper實驗室于1993年又成功地將微機械陀螺在 60Hz帶寬的前提下使分辨率高達1.5°/s，這一微機械陀螺是由硅－玻璃鍵合工藝和單晶硅體硅藝二者結合制成的。……