无驱动结构微机械陀螺及其应用PDF电子书下载

第一篇 无驱动结构机械陀螺 4

第1章 无驱动结构机械陀螺的数学模型 4

1.1 飞行中飞行器的特征 4

1.2 无驱动结构机械陀螺敏感元件的运动方程式 8

1.3 飞行器以常值角速度旋转时陀螺的性能 13

1.4 无驱动结构机械陀螺系统方案的选择 15

1.5 已知等级仪器的调节质量 20

1.6 带有速度负反馈的无驱动结构机械陀螺的稳定性 26

1.7 无驱动结构机械陀螺的技术性能 39

第2章 带速度负反馈的无驱动结构机械陀螺的精度 41

2.1 绕横轴转动的常值角速度测量精度 41

2.2 无驱动结构机械陀螺的调节质量 55

第3章 在交变角速度条件下无驱动结构机械陀螺的性能 59

3.1 在角振动条件下无驱动结构机械陀螺的性能 59

3.2 在角振动条件下无驱动结构机械陀螺的输出信号 69

3.3 飞行器的谐波角速度测量精度 73

3.4 在圆周振动时无驱动结构机械陀螺的性能 91

第4章 无驱动结构机械陀螺的工具性和运行性误差 97

4.1 框架静不平衡引起的误差 97

4.2 角振动和圆周振动引起的误差 99

4.3 安装不精确产生的误差 101

4.4 环境温度变化产生的误差 102

第5章 无驱动结构机械陀螺实验研究 106

5.1 带速度负反馈的无驱动结构机械陀螺技术说明 107

5.2 无驱动结构机械陀螺的参数和反馈参数计算 108

5.3 高精度三轴转台 116

5.4 带温箱的双轴转台 118

5.5 频率特性拾取的特殊性 119

5.6 实验结果 121

5.6.1 工作能力的测量法和测量结果 122

5.6.2 零偏信号的测量方法和结果 123

5.6.3 阈值的测量方法和结果 123

5.6.4 输出特性的测量方法和结果 123

5.6.5 输出信号稳定性的测量方法和结果 128

5.6.6 频率特性采集的方法和结果 129

5.6.7 安装不精确影响测量方法和结果 131

5.6.8 带自身旋转倍频的角振动输出信号影响的测量方法和结果 133

第二篇 无驱动结构微机械陀螺 136

第6章 微机械加速度计和微机械陀螺 136

6.1 微机械加速度计 136

6.1.1 微机械加速度计的基本原理、工艺类型和应用 136

6.1.2 微机械加速度计的工作原理 138

6.1.3 用体微细加工工艺制造的微机械加速度计 139

6.1.4 用表面微细加工工艺制造的微机械加速度计 141

6.1.5 力反馈 144

6.1.6 谐振微机械加速度计 146

6.2 微机械陀螺 147

6.2.1 微机械陀螺的结构基础 147

6.2.2 微机械陀螺的基本原理 148

6.2.3 频率带宽 150

6.2.4 热机械噪声 152

6.2.5 微机械陀螺的类型 153

第7章 无驱动结构微机械陀螺的工作原理 158

7.1 结构原理 158

7.2 动力学模型 159

7.2.1 质量振动方程 159

7.2.2 角振动方程的解 162

7.3 动力学参数分析计算 163

7.3.1 弹性支撑梁扭转刚度 163

7.3.2 弹性接头参数计算 164

7.3.3 振动元件角振动阻尼系数 166

7.3.4 陀螺角振动固有频率、角振动幅度与被测角速度的关系 167

7.4 信号检测 168

7.4.1 输出电压与摆角的关系 168

7.4.2 信号处理电路 170

7.5 ANSYS仿真与模拟 174

7.5.1 模态分析 174

7.5.2 频响分析 174

第8章 无驱动结构微机械陀螺的误差 176

8.1 振动陀螺运动方程 176

8.2 振动陀螺的误差原理 183

8.3 无驱动结构微机械陀螺误差计算 187

8.4 无驱动结构微机械陀螺的误差 189

第9章 无驱动结构微机械陀螺相移 191

9.1 无驱动结构微机械陀螺相移的计算 191

9.2 无驱动结构微机械陀螺的相移 194

9.3 通过调整位置来补偿输出信号相移的可行性 195

9.4 无驱动结构微机械陀螺在角振动台上特性的计算 199

第10章 无驱动结构微机械陀螺的静态性能实验 202

10.1 无驱动结构微机械陀螺样机的性能 202

10.1.1 样机的温度性能 202

10.1.2 样机的性能 204

10.1.3 样机温度稳定性 205

10.2 CJS-DR-WB01型硅微机械陀螺性能 207

10.3 CJS-DR-WB02型硅微机械陀螺性能 208

10.4 CJS-DR-WB03型硅微机械陀螺的性能测试 209

第三篇 无驱动结构微机械陀螺的微机械加工技术 223

第11章 电子材料及其加工处理 223

11.1 电子材料的生成 223

11.1.1 热氧化形成的氧化物层 224

11.1.2 二氧化硅和氮化硅的沉积生长 225

11.1.3 多晶硅薄膜的沉积 227

11.2 图形转移 228

11.2.1 光刻工艺 228

11.2.2 掩模的制备 229

11.2.3 光致抗蚀剂 230

11.2.4 去胶工艺 232

11.3 电子材料的刻蚀 232

11.3.1 湿法刻蚀 232

11.3.2 干法刻蚀 233

11.4 掺杂半导体 235

11.4.1 扩散 238

11.4.2 离子注入 239

第12章 MEMS用材料及其制备 241

12.1 原子、原子间结合和晶体的概述 241

12.1.1 原子结构和周期表 241

12.1.2 原子键合 245

12.1.3 晶体 248

12.2 金属 251

12.2.1 金属的物理和化学性质 251

12.2.2 金属化 252

12.3 半导体 253

12.3.1 半导体的电学和化学性质 253

12.3.2 半导体的生长和沉积 255

12.4 陶瓷、聚合物和合成材料 257

第13章 标准微电子工艺 259

13.1 微细加工技术概述 259

13.2 硅晶圆片的制备 260

13.2.1 晶体生长 260

13.2.2 晶圆制备 262

13.2.3 外延沉积 262

13.3 单片电路工艺 265

13.3.1 双极工艺 267

13.3.2 BJT的特性 273

13.3.3 MOS工艺 280

13.3.4 FET的特性 283

13.3.5 SOI的CMOS工艺 286

13.4 单片电路的封装 287

13.4.1 管芯焊接和引线焊接 288

13.4.2 带式自动焊接 289

13.4.3 倒装式TAB封装 289

13.4.4 倒装芯片封装 289

13.5 印制电路板工艺 290

13.5.1 刚性印制电路板 290

13.5.2 挠性印制电路板 291

13.5.3 塑封模块 293

13.6 混合电路和MCM工艺技术 293

13.6.1 厚膜 293

13.6.2 多芯片模块 294

13.6.3 球形栅格阵列 297

13.7 可编程器件和ASIC 297

第14章 体微机械加工 301

14.1 各向同性和各向异性湿法刻蚀 302

14.2 自停刻蚀技术 306

14.2.1 掺杂选择性刻蚀 306

14.2.2 常规偏压控制BSE或电化学自停刻蚀技术 308

14.2.3 n型硅的脉冲电压阳极化选择性刻蚀 311

14.2.4 光电效应电化学刻蚀自停技术 311

14.3 干法刻蚀 313

14.4 埋层氧化物工艺 316

14.5 硅熔融键合 316

14.5.1 晶圆的熔融键合 316

14.5.2 退火处理 317

14.5.3 硅基材料的熔融键合 317

14.6 阳极键合 318

第15章 表面微机械加工 321

15.1 牺牲层技术 321

15.1.1 单一工艺 322

15.1.2 制作多结构层的牺牲层工艺 325

15.2 牺牲层工艺的材料组合 327

15.2.1 多晶硅和二氧化硅 327

15.2.2 聚酰亚胺和铝 328

15.2.3 氮化硅和多晶硅、钨和二氧化硅 328

15.3 等离子体刻蚀表面微机械加工技术 329

15.3.1 中心销轴承侧驱动微电机 329

15.3.2 间隙电梳驱动谐振执行器 330

15.4 IC工艺和湿法各向异性刻蚀技术的结合 331

15.5 组合应用体和表面微机械加工技术的工艺 333

15.5.1 微喷嘴 334

15.5.2 伸臂式微夹具 335

15.6 表面微机械加工技术的粘连问题 336

15.7 表面和体微机械加工技术间的比较 337

第16章 MEMS的微立体平版光刻技术 339

16.1 光致聚合作用与光刻技术 339

16.1.1 光致聚合作用 340

16.1.2 立体平版光刻系统 342

16.2 微立体平版光刻技术 343

16.3 扫描法 344

16.3.1 典型的MSL 344

16.3.2 IH工艺 345

16.3.3 批量IH工艺 347

16.3.4 超级IH工艺 347

16.4 双光子MSL 349

16.5 其他MSL方法 350

16.6 投影法 351

16.6.1 掩模投影MSL 351

16.6.2 动态掩模投影MSL 353

16.7 硅、金属、陶瓷构造的聚合体MEMS 354

16.7.1 陶瓷MSL 354

16.7.2 金属微结构 355

16.7.3 金属—聚合物微结构 358

16.7.4 定位电化学沉积 359

16.8 硅和聚合物组合的结构 361

16.8.1 光成形工艺的结构组合 361

16.8.2 MSL和厚膜平版印制术的集成 363

16.8.3 AMANDA工艺 363

16.9 应用例举 365

16.9.1 MSL制造的微执行器 365

16.9.2 微浓缩器 367

16.9.3 AMANDA工艺制作的微器械 368

第四篇 无驱动结构微机械陀螺的应用 372

第17章 信号处理 372

17.1 抑制旋转体滚动角速度变化对输出信号稳定性的影响 372

17.1.1 旋转体滚动角速度对输出信号的影响 372

17.1.2 抑制滚动角速度变化对输出信号影响的方法 373

17.1.3 抑制影响方法验证 374

17.2 基于相位差的微机械陀螺姿态解调方法 377

17.2.1 陀螺输出信号和基准信号之间相位差的研究 377

17.2.2 影响相位差的因素 383

17.2.3 相位差补偿方法 387

17.3 基于微机械陀螺的旋转体姿态解调 389

17.3.1 解调算法 389

17.3.2 仿真实验 396

第18章 飞行姿态控制系统 399

18.1 设计解算方法和编制软件 399

18.1.1 解算方法和软件 399

18.1.2 计算机设计软件 400

18.2 三轴同时运动时牵连运动（角振动）的影响 402

18.3 DSP数字输出陀螺 403

18.3.1 硬件电路设计 403

18.3.2 算法及软件实现 405

18.3.3 测试结果 405

18.4 旋转飞行载体单通道控制姿态敏感系统 408

18.5 旋转飞行载体直角坐标变换三通道姿态敏感系统 410

18.6 旋转飞行载体极坐标变换姿态敏感系统 412

18.6.1 获取相对于旋转飞行载体坐标系的横向角速度的方法 413

18.6.2 获取相对于准旋转飞行载体坐标系的滚动角速度的方法 415

18.6.3 获取相对于准旋转飞行载体坐标系的偏航和俯仰角速度的方法 416

18.7 在非旋转飞行载体中的应用 416

参考文献 418