一个CMOS-MEMS外平面检测陀螺仪的设计和实施
Huimin Tian1, Zihan Zhang2, Li Liu3
1Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement, Ministry of Education, North University of China, Taiyuan 030051, China.
Micromachines
|January 8, 2025
概括
本研究介绍了一种使用CMOS-MEMS技术的Y轴微电机系统 (MEMS) 陀螺仪. 优化的设计和制造实现了对态度控制和惯性导航系统的高性能.
科学领域:
- 微电机系统 (MEMS) 是指微电机系统.
- 传感器技术 传感器技术
- 集成电路设计 集成电路设计
背景情况:
- 由于其紧的尺寸,低功耗和高可靠性,MEMS陀螺仪对于态度控制和惯性导航至关重要.
- 现有的MEMS陀螺仪需要进一步优化,以在苛刻的应用中提高性能.
研究的目的:
- 设计,模拟和制造使用CMOS-MEMS技术的Y轴MEMS陀螺仪.
- 为了优化陀螺仪的结构尺寸以提高性能.
- 通过全面的模拟和实验测试来验证设计.
主要方法:
- 使用CMOS-MEMS技术制造陀螺仪.
- 采用多目标遗传算法进行结构维度优化.
- 执行模拟模式,波响应和距离模拟.
- 进行了芯片测试,以验证静态电容和频率特征.
主要成果:
- 制造出来的芯片尺寸为1.2mm × 1.3mm.
- 模拟结果显示,驾驶和检测频率分别为9215.5 Hz和9243.5 Hz.
- 实现了高的Q因子 (83,790和46,085),机械灵敏度为4.87 × 10-11 m/°/s,运行范围为±600°/s.
- 实验结果显示,测量和模拟频率特征之间的误差为1.9%.
结论:
- 开发的Y轴MEMS陀螺仪表现出了高性能和精度.
- 该设计为整合陀螺仪结构和电路提供了基础.
- 这项工作有助于微型惯性传感技术的进步.
