1、陀螺儀自問世以來,發(fā)展迅速,在航空、航天、航海、軍事等領域得到廣泛的應用。MEMS陀螺采用振動部件,與傳統(tǒng)陀螺采用轉子部件相比,具有可靠性好、抗沖擊力強、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點,成為陀螺儀發(fā)展的又一重要方向。不同于發(fā)展成熟的支懸梁-活動質量塊結構的振動微陀螺,我們提出了一種基于超磁致伸縮材料塊體的固體振子微陀螺,其結構簡單,無支撐梁,抗沖擊振動能力強;借助于超磁致伸縮材料(GMM)的大應變振動特性,其測量靈敏度高。
　　本文

2、主要從以下幾個方面展開研究:
　　1、磁致伸縮固體振子微陀螺的設計和仿真。進行了微陀螺的機械結構設計,其結構由GMM固體振子、平面方形線圈、偏置永磁體和GMR傳感器組成。根據(jù)磁致伸縮材料數(shù)理模型,利用COMSOL有限元分析軟件,采用更具擴展性的弱解方程方法計算了振子的振動工作模態(tài),獲得固有頻率193.178KHz,與傳統(tǒng)比擬法193.722KHz相近;對永磁體和通電線圈的空間磁場分布進行了仿真設計。從而為微陀螺的結構參數(shù)設計提供指

3、導。
　　2、磁致伸縮固體振子微陀螺的制造。詳細闡述了MEMS平面方形線圈的微加工工藝,獲得了多種線寬和匝數(shù)的微陀螺線圈定子。對GMM固體振子、偏置永磁體和GMR傳感器進行了選購。成功組裝了長寬高尺寸之和不大于20mm的磁致伸縮固體振子微陀螺表頭。
　　3、微陀螺的驅動及檢測電路的研究。為微陀螺設計實現(xiàn)了線圈穩(wěn)流驅動電路和信號檢測電路,主要包括實現(xiàn)恒電流輸出的線圈驅動電路、GMR磁場信號檢測電路和信號解調電路的仿真分析及其P

4、CB板的制作。
　　4、測試實驗。對加工完成的方形定子平面線圈的阻抗進行了測量,為微陀螺表頭組裝中上下定子驅動線圈的配對選取提供了參考。研究了測量磁致伸縮方體振子諧振頻率的方法,分別利用加工的定子平面線圈和繞制的線圈進行激勵測量,二者結果基本相同,證明了本微陀螺采用雙側平面線圈的激振方式使GMM振子工作在驅動諧振頻率上是可行的。最后對微陀螺表頭及其測控電路系統(tǒng)進行了整機聯(lián)調,發(fā)現(xiàn)該微陀螺能靈敏地檢測輸入角速度的變化,證明了本文的設