从理论上分析了Z轴微机械陀螺仪结构的工作机理,比较了体硅薄片融解工艺和DDSOG工艺的优缺点.介绍了采用DDSOG工艺加工的Z轴微机械振动陀螺的特点,并与采用体硅薄片融解工艺加工的相同Z轴微机械振动陀螺进行了残余应力、品质因数及灵敏度等性能参数的比较,采用DDSOG工艺后陀螺的驱动品质因数是原来体硅薄片融解工艺的1.45倍,而检测品质因数是原来的0.11倍.最后,比较了采用2种不同工艺加工后Z轴微机械陀螺的实验结果,结果表明采用DDSOG工艺加工后陀螺的灵敏度比原来采用体硅薄片融解工艺加工的陀螺的灵敏度提高了近10倍.

围绕对变温环境IMU中微机械三轴陀螺仪的零偏值误差进行补偿,由于零偏值程的非线性趋势,常规线性拟合方法无法精确进行补偿。首先通过实验和资料分析得到影响零偏值的各个因素,并推导出零偏的模型。为对零偏值进行精度补偿,提出线性拟合法和分段插值法。在温度-25～＋40℃采用线性方法和分段拟合方法分别补偿,通过两种方法补偿结果对比得出,分段拟合方法的精度比线性拟合方法的精度在x、y、z轴分别提高0.1053°/s、0.2574°/s、0.2339°/s,从而选择分段插值方法进行补偿,补偿结果比较理想。

针对基于微米技术的微机械陀螺检测功能微弱的现象,本文建立了振动轮式微机械陀螺仪的机电系统动力学模型.经对某微陀螺结构的仿真计算发现,哥氏阻尼力随激励哥氏力增大而增大,造成电容检测信号极为微弱,无论激励的幅度和频率如何.为此,本文给出了一种新型振动轮式微陀螺结构,可减小哥氏阻尼力,相对增大了激励哥氏力.这种新型结构显著增强了电容检测信号,而且具有双轴微陀螺功能、对耦合线加速度不敏感等特点.

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大.通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径.