1、硅微機械陀螺儀具有體積小、質(zhì)量輕、成本低等特點，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。在硅微機械陀螺儀的研究中，陀螺儀靈敏度和分辨率的提高始終是人們追求的主要目標(biāo)。本論文針對一種新型的基于非諧振原理的硅微機械陀螺儀進行研究，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 1)介紹了傳統(tǒng)硅微機械陀螺儀的基本工作原理，并對陀螺儀中的空氣阻尼問題進行了分析，最后指出了傳統(tǒng)硅微機械陀螺儀存在的問題：①頻率的跳動對陀螺儀的性能影響較大。當(dāng)驅(qū)動模態(tài)頻率和檢測模態(tài)頻率之間

2、有10﹪的誤差時，陀螺儀的靈敏度下降為原來的5.3﹪。因此要提高陀螺儀的靈敏度就需要驅(qū)動和檢測模態(tài)的固有頻率盡量匹配；②Q值對陀螺儀性能的影響。Q值越高，陀螺儀的靈敏度越高，但是當(dāng)驅(qū)動模態(tài)頻率和檢測模態(tài)頻率之間產(chǎn)生偏差時，Q值越高，靈敏度越低；兩者之間存在矛盾，因此在設(shè)計時必須通過分析取其最優(yōu)值；③驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)之間的耦合。傳統(tǒng)微機械陀螺儀由于采用單一的質(zhì)量塊進行驅(qū)動和檢測，其間必然存在驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)之間的耦合，這對陀螺儀的性能

3、也具有重要的影響。 2)提出了一種適應(yīng)國內(nèi)加工條件的基于非諧振原理的硅微機械陀螺儀，介紹了其工作原理，并建立了力學(xué)模型和動力學(xué)方程。推導(dǎo)了驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)的頻率理論計算公式以及結(jié)構(gòu)中的阻尼公式，接著從加工尺寸、壓力變化、溫度變化三個方面對結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)靈敏度分析，并與傳統(tǒng)硅微機械陀螺儀進行了比較。討論了動力學(xué)方程中的誤差項，并且介紹了陀螺儀的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)計算公式，對整體陀螺儀結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)匹配設(shè)計，最后運用ANSYS對陀螺儀進

4、行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，驗證了理論計算的正確性。 3)介紹了體硅薄片融解工藝和．DDSOG工藝，比較了這兩種工藝的優(yōu)缺點。介紹了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理和理論分析公式，并從殘余應(yīng)力和靈敏度等方面分析了工藝的不同對結(jié)構(gòu)性能的影響，最后對兩種工藝加工的陀螺儀進行了測試，實驗結(jié)果表明，采用DDSOG工藝加工后的結(jié)構(gòu)性能比以前提高了近10倍。 4)對基于非諧振檢測原理的硅微機械陀螺儀樣品進行了測試，測試結(jié)果為：本文設(shè)計的陀螺儀在大氣壓