硅微陀螺仪正交耦合系数的计算及验证

硅微陀螺仪多采用微机械加工工艺制作,其加工的相对精度较低,从而易产生正交耦合误差,影响陀螺仪的输出.为了优化设计硅微陀螺仪结构,提高其性能,本文建立了陀螺仪正交耦合系数的理论分析模型.首先,利用能量方法推导陀螺仪驱动梁的面内刚度；然后,建立陀螺仪的刚度矩阵；最后,推导了正交耦合系数的理论计算公式.针对本课题组研制的双质量振动式硅微陀螺仪,理论计算出其直接耦合系数为4.74×10-5,二次耦合系数为8.44×10-7.得到的陀螺仪的正交耦合系数为4.75×10-5,与仿真值相差8.7％.分析得到陀螺仪正交耦合系数的最大值为2.18×10-4,与仿真值相差7.9％.最后,实验验证了计算结果的正确性.得到的结果表明,建立的正交耦合系数理论分析模型可为硅微陀螺仪的结构优化设计提供理论依据和实际指导.