طراحی یک ژیروسکوپ ارتعاشی میکرونی با عملگر الکتروترمال

حسگرهای میکرونی تعیین سرعت دورانی یا ژیروسکوپ های ارتعاشی میکرونی، از جمله مهمترین حسگرهای میکرو الکترومکانیکی هستند که امروزه با ویژگیهایی چون کاهش وزن، اندازه و مصرف انرژی سهم بسیار چشمگیری از فروش حسگرهای ممز را به خود اختصاص داده اند . اساس کار ژیروسکوپ های میکرونی بر پایه ارتعاش یک جرم در دو جهت عمود بر هم تحریک و تشخیص می باشد. در طی سالیان اخیر ژیروسکوپ های ارتعاشی میکرونی بسیاری با طرح ها و ساختارهای متنوع و به کارگیری عملگرها و حسگرهای مختلف در بخش تحریک و تشخیص ژیروسکوپ در سراسر جهان ارائه شده است. در بسیاری از ژیروسکوپ های ارائه شده، برای تحریک ژیروسکوپ، عملگرهای شانه ای الکتروستاتیک به کار گرفته شده است. باتوجه به حساسیت عملکرد این عملگرها، نیاز به دقت ابعادی بالا در فرآیند ساخت می باشد. علاوه براین به کارگیری این نوع عملگر نیاز به مدارات الکتریکی خاص دارد، از این رو استفاده از این عملگرها دارای پیچیدگی می باشد. در این مقاله یک ژیروسکوپ ارتعاشی میکرونی با به کار گیری عملگر الکتروترمال در بخش تحریک، برای ساخت با استفاده از روش الکتروپلیتینگ نیکل، طراحی شده است. عملگر الکتروترمال نسبت به عملگر الکتروستاتیک از مکانیزم ساده تری برخوردار است. بالاترین حساسیت در ژیروسکوپ زمانی ایجاد می شود که فرکانس طبیعی مد تحریک و فرکانس طبیعی مد تشخیص به هم نزدیک باشد. بدین منظور این ژیروسکوپ به گونه ای طراحی شده که اختلاف فرکانس طبیعی مدهای تحریک و تشخیص بسیار اندک باشد. فرکانس طبیعی مدهای تحریک و تشخیص این ژیروسکوپ به صورت تحلیلی و عددی محاسبه و باهم مقایسه شده است. طراحی این ژیروسکوپ به گونه ای بوده که ارتعاش بخش تحریک و تشخیص آن به منظور افزایش دقت عملکردی کاملا از هم جدا می باشد. از دیگر ویژگی های این ژیروسکوپ، ضریب میرایی و مصرف انرژی پائینتر نسبت به نوع دارای عملگر الکتروستاتیک می باشد.

Keywords:

ژیروسکوپ ارتعاشی میکرونی , ارتعاش فرکانس طبیعی , تشدید