基于双向热膨胀流的MEMS陀螺敏感机理分析

作     者：马炫霖 朴林华 佟嘉程 刘珺宇 MA Xuanlin;PIAO Linhua;TONG Jiacheng;LIU Junyu

作者机构：北京信息科技大学北京市传感器重点实验室北京100101 

出 版 物：《压电与声光》 (Piezoelectrics & Acoustooptics)

年 卷 期：2024年第46卷第1期

页      面：83-88页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61771060) 北京市教育委员会科研计划基金资助项目(23JD0003) 北京市新世纪百千万人才工程培养基金资助项目(2019A20) 北京市重点实验室开放课题资助项目(2023202109) 北京信息科技大学促进高校分类发展项目(20230416) 现代测控技术教育部重点实验室资助项目(2023202101) 北京信息科技大学北京市传感器重点实验室资助项目(2023202108) 北京信息科技大学学科与研究生教育校内基金资助项目(20230403) 

主　　题：热膨胀流陀螺 敏感机理 有限元分析 温度场 陀螺效应 

摘      要：提出一种新型的基于双向热膨胀流的微机电系统(MEMS)陀螺的基本结构并揭示了其敏感机理,采用有限元方法及利用COMSOL建立三维模型,对双向热膨胀流陀螺敏感元件的温度场进行了计算。结果表明,基于双向热膨胀流的陀螺具有陀螺效应,当输入功率为70 mW,输入角速度为-25~25 rad/s时,陀螺的温度灵敏度为1.577 K·(rad/s)^(-1),灵敏度为0.064 V·(rad/s)^(-1),非线性度为6.855%。该陀螺具有灵敏度高,抑制交叉耦合小和结构简单等特点,可用于电子设备、航天和医学仪器等领域。