硅微机械陀螺仪是一种微型惯性传感器,它是利用振动质量块在被物体带动旋转时产生的哥氏效应来测量物体的旋转角速度。在过去的二十年中得到广泛的研究和发展,在今后几年中,硅微机械陀螺仪将作为一种成熟的硅微惯性敏感器件,应用于诸多领域。硅微机械陀螺仪的应用受到精度要求的限制,所以需要研制出高性能的陀螺仪以满足高精度场合的需要。硅微机械陀螺仪结构形式多样,本文以提高陀螺仪性能为目的,对东南大学研制的三种不同结构形式的硅微机械陀螺仪的机电接口间的杂散电容和正交误差进行分析,以比较结果为依据,设计了一种新的双质量块陀螺仪结构,研究的主要内容如下： (1)首先对硅微机械陀螺仪进行了综述,讨论了它的发展情况。 (2)介绍了硅微机械陀螺仪的基本工作原理和动力学方程,对陀螺仪的静电驱动和电容检测方式进行了简单分析,同时,介绍了陀螺仪的加工工艺。 (3)根据硅微机械陀螺仪的结构,分析机电接口间的电容、电阻,建立了硅微机械陀螺仪的机电接口模型。对机电接口模型中的电容进行了详细地理论分析,指出杂散电容与有用信号之间的关系,用电路分析软件对机电接口模型进行仿真,并对三种不同结构的硅微机械陀螺仪做了分析比较。 (4)硅微机械陀螺仪的正交误差主要分为原理性误差和加工误差。将加工误差进行参数分离,通过对各种误差参数的确定,分析各种误差对陀螺仪输出信号的影响。对三种不同结构的陀螺仪分别建立模型,确定误差参数,比较各自正交误差对输出的影响,得到在消除正交误差方面较好的陀螺仪结构形式。 (5)介绍了双质量块陀螺仪的特点,根据之前的研究结果设计了一种新的双质量块陀螺仪结构,并对陀螺仪进行了理论分析和模态仿真。结果表明驱动模态与检测模态的固有频率相互匹配,满足设计要求。