一种带有数字力反馈的宽动态范围的绝缘硅MEMS陀螺

本文描述的是一种硅绝缘体(SOI)的微电子机械系统(MEMS)的研究探索和原始的测试数据，它是一种振动角速率传感器，主要用于高超音速、小直径导弹和炸弹，SOI角速率传感器(即陀螺)主要用在宽动态范围和刚性环境中，它吸收了深度离子蚀刻反应得到的质量块和特征尺寸的优点，主要的研究集中在开发对称的装备结构以及多点的σ-δ力反馈控制，其目的是为了增加动态范围和减小对环境参数的灵敏度，包括温度、振动和恒定的Z轴负载加速度．有一个样机，单层MEMS芯片，结构是一个质量块被放置在一个三重模块去耦对称的悬挂系统中，经过了装配和调试，模块去耦悬挂系统，对每一个疏状驱动，只允许它在一个平面内运动，即一个自由度，所以削弱了因为振荡轴的不规则排列引起的误差，另外悬挂对称结构经过工艺处理和温度变化保持匹配的振荡模块频率，在不连续的时间控制回路中有最大的动态范围，附属于该悬挂系统的是它们的线性模式的疏状驱动的工作状态，利用这些条件执行机构削除了偏差，在控制回路中减小了非线性度．在一个开环的结构中这些设备的速率传感器性能得到了验证，并且有一套设备在高超音速导弹样机中进行了飞行试验，目前的研究将是通过前置优化减少随机游走，增加一个激励控制回路改善偏置稳定性，和采用数字反馈回路增加动态范围，本文讲述SOI为基础的角速率传感器的最近研究成果和原始测试数据。