《慢衰減抗振動MEMS半環諧振陀螺及其製造方法研究》是依託浙江大學，由謝金擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：慢衰減抗振動MEMS半環諧振陀螺及其製造方法研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：謝金
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有MEMS半球諧振陀螺的零偏置穩定性因殼體衰減時間短而受到限制。針對這一問題，本項目改進三維殼諧振子結構，提出一種基於金剛石MEMS的半環諧振陀螺設計，並對其慢衰減抗振動特性和微製造方法進行研究。陀螺半環殼結構有諧振頻率低、品質因數高、四波腹振型和干擾振型的頻率間隔寬等優點，有助於提高衰減時間和抗振動穩定性。建立三維軸對稱半環殼諧振陀螺的動力學模型，分析半環諧振陀螺中包含微尺度效應的多場耦合建模方法，研究半環殼頻率特性、品質因數、角度增益因子和振型分布特徵之間的相互影響規律。提出基於微電火花加工的半環凹模三維曲面的結構定量控制微加工方法，建立三維軸對稱陀螺的新集成工藝，開發基於金剛石MEMS的半環諧振陀螺樣機，實現微型速率積分陀螺。慢衰減抗振動MEMS半環諧振陀螺的研究可為慣性級別高精度微型陀螺的製造提供理論基礎和技術支持。
結題摘要
針對現有MEMS平面陀螺零偏置和角度隨機遊走等參數無法達到導航級別精度的問題，本項目研究了基於金剛石MEMS微半球諧振陀螺，改進三維殼諧振子結構，提出一種半環諧振陀螺設計，並對其慢衰減抗振動特性和微製造方法進行研究。陀螺半環殼結構有諧振頻率低、品質因數高、四波腹振型和干擾振型的頻率間隔寬等優點，有助於提高衰減時間和抗振動穩定性。研究了三維半環殼諧振陀螺的動力學模型和多場耦合建模方法，推導半環殼的等效質量和彈簧剛度，分析角度增益因子的影響因素和靈敏度溫度係數，研究包含多場耦合問題的建模方法。建立三維矽微加工工藝，分析HNA矽各向同性腐蝕加工參數，最佳化該方法的三維加工特性，批量加工出高對稱的光滑半環形凹模。採用CVD金剛石可提高半環殼的品質因數，表征CVD金剛石的材料屬性，研究半環殼形成工藝和電極形成工藝。從材料和結構分析CVD金剛石在半球諧振陀螺套用中的品質因數的影響規律。根據設計建立陀螺新集成工藝，解決因半環結構而使傳統的MEMS沉積和刻蝕由二維擴展至三維的工藝難題，實現高質量半球諧振子。基於金剛石MEMS的微半環諧振陀螺的研究為慣性級別高精度的MEMS陀螺的實現提供理論基礎和技術。
