论文摘要：MEMS谐振陀螺结构设计与有限元仿真

当今，MEMS产品广泛应用于工业自动化、航空航天及海洋等各个领域。MEMS产品的成本低及加工技术先进的优势，使得其应用广泛，它简单的构造也让使用者操作方便。其中一种MEMS产品便是MEMS谐振陀螺。MEMS谐振陀螺仪是一种两自由度的阻尼系统。利用科里奥利原理，MEMS谐振陀螺仪可用来测量角速度。作为谐振陀螺仪的敏感元件，双端固支音叉用来测量科氏力。谐振陀螺仪中最重要的就是作为敏感机械结构的双端固支音叉的设计。它决定了陀螺的效应。

本文将对以双端固支音叉为敏感机械结构的MEMS谐振陀螺仪进行研究。首先简要描述了MEMS谐振式陀螺及其敏感机理，并对国内外MEMS谐振陀螺的发展进行了介绍。随后给出了详细的研究内容的理论分析和相关公式的推导，其中的重点是作为敏感结构的双端固支音叉的最佳参数。然后利用MATLAB软件进行了优化和仿真，得到了80KHz自然频率的最佳音叉参数。

最终，对双端固支音叉的最佳数值结果进行有限元仿真，并利用模态仿真得到其谐振频率。随后对两种MEMS谐振陀螺仪模型进行了设计与分析。结果表明，第一种MEMS谐振陀螺模型的灵敏度可以达到0.5997 Hz/deg/sec，比率为1.6088x10-3。第二种模型的灵敏度为0.609 Hz/deg/sec，比率为1.3549x10-3。比较上述模型的性能参数，可发现第二种模型的的设计比第一种更优。由于第二种模型有更小的比率和更高的灵敏度，故被选作最终设计。小比率意味着驱动力对双端固支音叉的驱动方向几乎没有影响。

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