摘要：针对石英晶体各向异性的特点,设计了一种驱动梁为双"W"截面形状的石英音叉微机械陀螺,通过在驱动梁表面凹槽两端设置深凹槽,有效提高了凹槽侧壁的陡直性,进而提高了驱动梁内部电场的激励效率和陀螺灵敏度。采用有限元仿真的方法,分析了不同截面形状的驱动梁压电激励力的相对大小,优化设计了陀螺芯片结构参数。依据陀螺芯片的结构,设计了合理的工艺方案并在3英寸石英圆片上制作出了三种驱动梁截面形状的陀螺器件,测试结果表明,相对于矩形驱动梁截面的陀螺芯片,双"W"形驱动梁截面的陀螺芯片的灵敏度提高约60%。

摘要：针对陀螺高精度小型化需求,该文设计了一种微半球陀螺结构,建立微半球陀螺三维有限元模型,研究了微半球谐振子结构对称性对陀螺性能的影响规律。提出了谐振子圆度及1~4阶质量不对称误差的评价方法,实现了谐振子制造工艺优化,优化后的谐振子圆度误差≤2μm,在此基础上研制了微半球陀螺样机。结果表明,封装后陀螺样机的周向品质因数(Q)值分布为(9.024~9.183)×10^(5),均匀性为±0.87%;速率模式下,陀螺量程为±20(°)/s时,陀螺零偏不稳定性为0.0138(°)/h,角度随机游走为0.0068(°)/√h,展现了高结构对称性微半球陀螺的性能潜力。

摘要：微型半球陀螺采用静电激励和电容检测技术实现陀螺的振型控制及信号读取,电容间隙的装配工艺是陀螺的关键工艺之一。该文对采用平面电极的微型半球陀螺装配工艺进行了探索,并根据谐振子的结构尺寸计算了装配误差的控制范围,设计了一种采用精密垫片实现微小间隙的装配方法,该方法通过垫片的厚度控制电容间隙。对采用此方法装配的陀螺电容间隙进行测量,并测试了封装后的陀螺性能,结果表明,电容间隙可控制在(12±3)μm。在力平衡模式下,陀螺样机的零偏稳定性达7.3(°)/h,量程为±300(°)/s,验证了装配方法的可行性。

摘要：设计了一种谐振梁为双"W"截面形状的石英音叉谐振元件,通过在梁表面凹槽的两端设置深凹槽,有效提高了凹槽侧壁的陡直性,进而提高了电场的激励效率。经仿真对比,相对于"H"形截面的谐振元件,双"W"形截面的谐振元件的压电激励力提高约58%。设计了元件芯片工艺方案,并在直径50cm的晶片上制作出两种截面形状的谐振元件。测试结果表明,双"W"形截面的谐振元件的品质因数(Q)值和导纳分别由2 387、2 143ns提高至2 648、2 346ns,动态阻抗值由548kΩ降至417kΩ。

摘要：从永磁体的长径比、气隙磁场均匀性等参数出发,采用理论计算和仿真分析,对采用钐钴永磁体(Sm 2 Co 17)的石英挠性加速度计磁路进行了设计。在降低永磁体和磁帽高度比的基础上,对两种高度比的磁路气隙磁场均匀性进行了测量,并对优化前后的石英挠性加速度计的标度因数进行了1个月的重复性测试。测试结果表明,优化后的力矩器磁路既能获得较均匀的气隙磁场,也能保持较好的长期性能。

摘要：半球谐振陀螺是一种高精度、长寿命的新型振动陀螺仪。为设计具备良好角速率测量精度和低噪声特性的半球陀螺及满足航天器精确定向和姿态控制需求,该文分析了半球陀螺噪声产生的机理,讨论了谐振子参数、控制系统参数及电子线路对半球陀螺噪声的影响,并针对敏感器和电子线路进行了优化设计。结果表明,优化设计后的半球陀螺噪声及角度随机游走显著降低,约为改进前的50%,与美国Northrop Grumman公司HRG130P半球谐振陀螺基本型的噪声水平基本相当。

摘要：根据惯组减振技术要求,利用金属减振器设计减振系统。通过试验验证了减振系统的减振效果,并对惯组动态性能进行了测试。试验结果表明,沿惯组3个轴向的减振效率均在29%以上,其中z向减振效率达到53%。对于挠性加速度计较为敏感的500 Hz频率点,振动传递率均小于30%,振动量级在0.053 g^(2)/Hz(g=9.8 m/s^(2))以下。安装减振器后,陀螺带宽大于50 Hz,角速率延时约为5 ms;加速度计带宽大于80 Hz,说明减振器对系统动态性能影响不大。此外,研究还发现金属减振器轴向减振效率较周向减振效率低。

摘要：首先介绍了微半球谐振陀螺(μHRG)基于驻波进动效应进行角度或角速度检测的工作原理。依据谐振子制作工艺的区别,将微半球谐振陀螺分为微玻璃吹制型、牺牲层型、精加工型三种,并对上述三种类型微半球谐振陀螺的加工工艺方案及特点、谐振子尺寸、陀螺或谐振子性能参数的国内外研究成果进行了详细阐述。简要对比分析了三种类型微半球谐振陀螺的优缺点,如潜在精度、体积、成本、与IC可集成性、批量化前景等,指出了微半球谐振陀螺目前面临的主要工艺技术问题,并针对此从工艺方案设计、工艺参数优化等方面提出了一些可能的技术解决途径。

摘要：半球谐振陀螺是一种新型固体振动陀螺,具备功耗低、寿命长、稳定性高等特点,可完美适应卫星的姿态控制。针对微小卫星应用需求,利用半球谐振陀螺构建了星载惯性测量单元。首先,通过测量单元硬件结构设计,对其内部空间进行优化,并通过力学特性及力学试验仿真分析,验证其机械可靠性。其次,针对微小卫星应用环境优化半球谐振陀螺电路设计,提高惯性测量单元可靠性。最后,力学环境试验结果表明,三轴半球谐振陀螺的零偏稳定性均优于0.1°/h,敏感器件满足标度因数非线性度≤500ppm和零偏稳定性≤0.1°/h(1σ)的要求,实现了满足微小卫星应用需求的低成本、小体积、高可靠的半球谐振陀螺星载惯性测量单元。

摘要：为了满足集成式陀螺芯片对高精度质量块的要求,该文采用电子束镀膜(EBPVD)工艺代替传统的电镀工艺,在石英微机械陀螺芯片音叉端部制作了厚约2μm的质量块,并对质量块厚度均匀性、对准精度一致性及膜层附着力进行了研究。首先,通过调整镀膜高度和角度以满足厚度精度要求;其次,为了保证对准精度,设计了掩膜夹具和位置调整夹具;最后,通过实验确定了最佳镀膜参数。此外,对制作的质量块进行了激光修调实验,经过修调后,陀螺机械耦合误差信号的幅值从初始的301.0 mV降至17.6 mV。