MEMS技术的磁流体陀螺仪关键技术的研究

论文摘要

陀螺仪是一种测量运动体角速度的传感器,传统的陀螺仪存在体积大、重量重、结构复杂、对工艺结构的要求高、精度受到了很多方面的制约,使用起来很不方便。随着微机电系统技术的发展,对小尺寸、低成本、高性能和高可靠性的微陀螺仪的需求极大的促进了陀螺仪产品的商业化。本项目研究的是一种基于微机电系统技术的磁流体陀螺仪,具有体积小、质量轻、批量生产成本低、易于制造、输出电压信号便于检测等优点,因而具有广泛的应用前景。本文首先介绍了微机电系统技术,回顾了陀螺仪的发展历程以及目前的发展现状,阐述了常见陀螺仪的基本工作原理,然后在分析了不同陀螺仪的优缺点,列出了磁流体陀螺仪的优势。分析了磁流体力学和磁流体的电磁感应原理,在此理论基础上提出了一种新型的磁流体陀螺仪,通过讨论影响磁流体陀螺仪输出信号的因数,特别是水银与玻璃之间的滑移,分析流通通道内流体的流速状态,设计并制造出了该陀螺仪的原型机。最后,根据磁流体陀螺仪的设计要求,确定了陀螺仪测试平台的系统方案。通过元器件的选择,机械部分的设计与加工,检测部分的信号调试,主要模块的实现,搭建了陀螺仪的测试平台,该测试平台,完全适用于低精度陀螺仪的测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 MEMS 概述
• 1.2 陀螺仪的基本工作原理
• 1.3 国内外研究情况及目前陀螺仪的市场动态
• 1.4 课题的研究背景和意义
• 1.5 研究的内容及论文的安排
• 2 磁流体陀螺仪设计与研究
• 2.1 磁流体陀螺仪的设计目标
• 2.2 磁流体力学
• 2.3 磁流体陀螺仪的基本工作原理与基本设计思想
• 2.4 影响磁流体相对运动的因数以及磁场方向的选定
• 2.5 通道内流体的速度状态以及模拟结果
• 2.6 结构设计
• 2.7 本章小结
• 3 陀螺仪测试平台的设计与制造
• 3.1 陀螺仪测试台设计目标
• 3.2 系统性能要求
• 3.3 主要元器件的选择
• 3.4 系统方案
• 3.5 测试平台的机械设计方案
• 3.6 输入模块实现
• 3.7 信号检测
• 3.8 本章小结
• 4 全文总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献