微机电系统(MEMS)陀螺仪是测量旋转结构角速度的一种重要惯性传感器,在制导、定位和运动控制等领域有广泛应用。为了提高陀螺仪系统的灵敏度,近日,扬州大学机械工程学院副教授梁峰带领的科研团队对“MEMS陀螺仪的动力学特性”进行了深入分析,研究发现采用压电薄膜可大大提高陀螺仪的灵敏度。该研究成果将为今后MEMS陀螺仪的理论研究和设计改进提供新的思路和技术储备。相关成果发表在《国际机械科学》杂志。
近几年,国内外学者不断研究各种微陀螺仪并做了很多改进,但是基于环形陀螺仪的性能提升大多集中在设计、加工工艺和材料改进上。梁峰介绍说:“目前,国际上对环形陀螺仪系统的非线性动力学研究较少,很少有从动力学角度考虑这种系统中非线性对陀螺仪灵敏度的影响。已有的部分文献虽然对系统的控制方程进行了简化处理,但是没能从全耦合方程出发研究陀螺仪感应方向的响应问题。”
针对陀螺仪灵敏度动力学研究的空缺,梁峰及其科研团队深入研究了陀螺仪系统各种共振情况下的动力学问题。他们通过能量法推导旋转圆环结构的能量表达式,利用拉格朗日方法建立陀螺仪系统的非线性动力学方程。基于无量纲的动力学方程,他们分别对系统进行线性特性分析和非线性特性分析,通过方程解析求解和数值仿真,深入探讨其动力学响应问题。团队成员梁东东表示,“以动力学的角度研究陀螺仪灵敏度尚且‘无人问津’,我们的研究将为提高陀螺仪的灵敏度提供全新的思路,努力填补研究的空白。”
据了解,团队提出了一种改进的MEMS振动环陀螺仪的设计方案,在环周面上加上一层压电薄膜,以改善陀螺仪的刚度。他们通过数值算例发现,采用压电薄膜可以大大提高陀螺仪的灵敏度。
另外,他们还研究了由于周期压电电压导致陀螺仪刚度周期变化而引起的参数振动,利用多尺度法得到了系统的稳定性区域,分析了压电电压对系统稳定性的影响。结果表明,附加的压电薄膜还可以通过产生参数共振来提高陀螺仪的灵敏度。
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。
举报投诉
原文标题:利用压电薄膜提高MEMS陀螺仪性能的新方法
文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
相关推荐
激光陀螺仪广泛应用于航空航天、军事防御、海洋勘探、自动驾驶等领域,其高灵敏度、强抗干扰和可靠性源于精密制造技术。优可测白光干涉仪助力激光陀螺仪镜片精度提升,
发表于 09-28 08:06
•480次阅读
手机充电器icU62143S大大提高配置效率在快节奏的现代生活中,所有的需求都显得那么迫切。深圳银联宝科技通过多年电源案例经验,以产品为核心,构建了一套优质高效的服务体系,大大提高了资源的配置效率
发表于 05-18 08:10
•323次阅读
陀螺仪是一种用于测量和感应物体旋转和转动的设备,它通常由三个轴组成:x轴、y轴和z轴。在陀螺仪中,x轴和y轴通常成对出现,关于它们的比例可以因具体应用而异。首先,我们先了解一下陀螺仪的工作原理
发表于 04-17 15:42
•0次下载
手机陀螺仪是一种用于感知和测量设备旋转、倾斜和方向的传感器。失灵的陀螺仪可能导致手机在运动控制、游戏和导航等应用中出现问题。下面将详细介绍陀螺仪失灵的原因和解决方法。 陀螺仪失灵的原因
发表于 01-30 10:06
•2.7w次阅读
陀螺仪是一种用于测量和感应物体旋转和转动的设备,它通常由三个轴组成:x轴、y轴和z轴。在陀螺仪中,x轴和y轴通常成对出现,关于它们的比例可以因具体应用而异。 首先,我们先了解一下陀螺仪的工作原理
发表于 01-17 11:10
•1920次阅读
。 一、陀螺仪感应器的工作原理 陀螺仪感应器基于角动量守恒定律,利用角加速度与旋转角速度之间的关系进行测量。其内部的陀螺仪器件通常采用石英振荡器或压
发表于 01-02 14:51
•1218次阅读
介绍。 一、陀螺仪感应器的原理和工作方式 陀螺仪感应器的工作原理基于陀螺效应。陀螺效应是指一个旋转的物体受到外力作用时,会在垂直于旋转轴的方向上产生一个附加力。基于这个原理,
发表于 01-02 14:49
•1499次阅读
陀螺仪实体和支持之间存在着一些区别。陀螺仪实体是指由物理材料构成的实际设备,而支持是指陀螺仪实体所具备的技术、算法、软件和硬件的功能和特性。下面将从不同的方面详细讨论陀螺仪实体和支持之
发表于 01-02 14:47
•1818次阅读
陀螺仪传感器是一种用于检测和测量设备旋转的传感器,可以在多个领域中应用。在本文中,我们将详细介绍陀螺仪传感器的运作原理和常见应用实例。 陀螺仪传感器是一种惯性传感器,主要基于陀螺效应来
发表于 01-02 14:37
•1681次阅读
和压电效应,通过检测设备的旋转角速度来确定其姿态角度。下面将详细介绍手机陀螺仪的基本原理。 一、陀螺仪的角动量守恒定律 陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律,即当物体受到外力作用时,物体
发表于 01-02 14:34
•5596次阅读
陀螺仪是一种用于测量旋转角度的仪器,广泛应用于无人机、机器人、汽车等领域。在安装陀螺仪的过程中,轴承起到了至关重要的作用,它能够保证陀螺仪的平稳运行和准确测量。本文将详细介绍陀螺仪三轴
发表于 01-02 14:26
•879次阅读
,我们来介绍三轴陀螺仪。三轴陀螺仪是指具有三个测量轴的陀螺仪,通常以x、y和z轴表示。它们用于测量物体围绕这些轴的旋转。 三轴陀螺仪可以感知物体的旋转方向和速度,并且具有较高的精确
发表于 01-02 14:22
•3710次阅读
三轴陀螺仪模块是一种用于测量角速度和方向的传感器,可以在航空航天、汽车、无人机等领域广泛应用。本文将详细介绍三轴陀螺仪模块的原理、使用方法和注意事项。 一、原理介绍 陀螺仪原理 陀螺仪
发表于 12-20 10:36
•2428次阅读
装置和感应器。陀螺仪的工作原理基于科氏力和陀螺效应,其作用是用于导航、姿态控制、动作捕捉等领域。与重力传感器相比,陀螺仪具有更高的精确性和灵敏度。
发表于 12-07 11:26
•2899次阅读
AD8331VGA的差分输出采用什么耦合方式转成单端信号,能大大提高抑制共模噪声?我现在用的是ADT1-6T,原理图如下,希望ADI工程师帮我分析下这个电路可行吗?有什么需要改进的地方?
发表于 11-23 06:42
评论