微陀螺仪的设计与制造过程
mems陀螺仪工艺流程
mems陀螺仪工艺流程一、引言MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）陀螺仪是一种利用微机电系统技术制造的精密测量仪器，用于测量物体的旋转角速度。
它由微尺寸的机械结构和微电子器件组成，具有体积小、重量轻、功耗低等优点。
本文将介绍MEMS陀螺仪的工艺流程。
二、工艺流程1. 设计与模拟MEMS陀螺仪的工艺流程首先需要进行设计与模拟。
设计师根据需求确定陀螺仪的功能和性能指标，并通过计算机辅助设计软件进行模拟和验证。
设计包括机械结构设计、电路设计和封装设计等。
模拟则通过数值计算和仿真软件进行，以验证设计的可行性和优化设计参数。
2. 掩膜制备接下来是掩膜制备阶段。
掩膜是制作MEMS陀螺仪的关键工艺，它相当于制作微米级结构的模板。
制备掩膜通常采用光刻技术，即将光敏胶涂覆在硅片上，然后使用掩膜对光敏胶进行曝光，最后通过显影和清洗等步骤得到所需的掩膜结构。
3. 基片制备基片制备是指制作MEMS陀螺仪的硅基片。
首先，选择高纯度的单晶硅材料，并进行切割和研磨，以获得平整的硅片。
然后，在硅片上进行氧化处理，形成氧化硅层，作为陀螺仪的基底。
接下来，通过光刻、蚀刻和沉积等工艺步骤，在硅片上制备出陀螺仪的机械结构和电路等。
4. 结构制备结构制备是制作MEMS陀螺仪的关键步骤之一。
通过光刻和蚀刻等工艺，在硅片上制备出陀螺仪的机械结构，包括感应电极、驱动电极和挠曲结构等。
其中，感应电极用于检测陀螺仪的旋转角速度，驱动电极用于施加驱动力，挠曲结构则用于实现陀螺仪的旋转测量。
5. 封装与封装测试在结构制备完成后，需要对MEMS陀螺仪进行封装。
封装工艺通常包括焊接、封装材料注入、密封和测试等步骤。
焊接是将陀螺仪芯片与封装底座焊接在一起，以提供电气连接。
封装材料注入是将封装材料注入封装底座中，以保护陀螺仪芯片。
密封是将封装底座密封，以防止外界环境对陀螺仪的影响。
封装测试是对封装后的陀螺仪进行性能测试，以确保其符合设计要求。
陀螺ppt课件完美版
2. 观察陀螺进动现象时，可 以通过改变外力矩的大小和方
向来探究其影响。
3. 实验结束后，要及时关闭 电源并拆卸器材，整理实验场
地。
07 总结回顾与展望 未来
关键知识点总结回顾
陀螺仪基本原理
陀螺仪是一种基于角动量守恒原理的装置，用于测量或维持方向 。
陀螺仪的种类与应用
介绍了不同类型的陀螺仪（如机械陀螺仪、光学陀螺仪等）及其 在各领域（如航空、导航等）的应用。
为转子提供稳定的驱动电流， 使转子保持恒定的旋转速度。
信号处理电路
对陀螺仪输出的信号进行放大 、滤波、解调等处理，得到所
需的角速度或角度信息。
典型陀螺仪结构剖析
单轴陀螺仪
仅有一个敏感轴，用于测量绕该轴的 角速度或角度。
双轴陀螺仪
三轴陀螺仪
具有三个相互垂直的敏感轴，可同时 测量绕这三个轴的角速度或角度，广 泛应用于航空航天、导航等领域。
带宽
描述陀螺仪输出信号中随机误差的大小， 通常用单位时间内输出信号的标准差来表 示。
指陀螺仪能够准确测量的角速度范围，通常 以赫兹（Hz）为单位表示。
03 陀螺力学特性分 析
力学基础知识回顾
01
02
03
牛顿运动定律
阐述物体运动与力的关系 ，是分析陀螺运动的基础 。
动量守恒定律
陀螺在不受外力作用时， 其动量保持不变。
03
结合硬件和软件补偿方法，对陀螺仪进行更为全面的误差补偿Biblioteka 。提高测量精度策略
选择高精度陀螺仪
在选购陀螺仪时，应优先考虑精度等级高、 稳定性好的产品。
优化安装环境
为陀螺仪提供稳定的工作环境，减小外部因 素对测量精度的影响。
定期校准
电子陀螺仪原理
电子陀螺仪原理
电子陀螺仪是一种通过感应器和电子控制系统工作的设备，用于测量和检测物体的角度变化和转动。
它是基于陀螺原理设计的，陀螺现象是物体在旋转时会保持自身的方向不变的特性。
电子陀螺仪利用这一原理来测量和跟踪物体的转动。
电子陀螺仪主要由以下几个部分组成：
1. 陀螺仪传感器：陀螺仪传感器是电子陀螺仪的核心部分，通常采用微机电系统（MEMS）技术制造。
传感器内部包含一个微小的陀螺仪装置，通过测量装置的角速度来检测物体的转动。
2. 控制电路：控制电路负责接收和处理传感器传输的信号。
它会将传感器测得的角速度数据转换为电信号，并进行放大和滤波处理，以保证信号的准确性和稳定性。
3. 算法和软件：陀螺仪算法和软件对控制电路采集到的数据进行处理和分析。
它们使用数学模型和算法来计算物体的姿态和转动角度，并将这些信息提供给用户或其他系统使用。
当物体发生转动时，陀螺仪传感器会感应到角速度的变化。
传感器内部的陀螺仪装置会受到转动的力矩，产生一个预先设定的固定轴向的力矩，抵消外部力矩的作用。
这样，陀螺仪装置就能保持自身的方向不变，从而实现对物体转动的测量和检测。
电子陀螺仪具有很高的灵敏度和精度，能够实时地测量物体的
角速度和角度变化。
它广泛应用于导航系统、飞行器的姿态控制、无人机、机器人等领域，并在实际应用中发挥重要作用。
陀螺PPT课件
当陀螺仪相对于地球静止时 ，其敏感轴与地球重力加速 度平行分量重合，此时陀螺 仪输出为零。
当陀螺仪绕地球旋转时，其 敏感轴与地球重力加速度平 行分量之间产生夹角，通过 测量这个夹角可以计算出陀 螺仪相对于地球的角度变化 。
角度测量通常采用加速度计 或倾斜传感器等技术，将重 力加速度分量转换为电信号 进行测量。
成本问题
光纤陀螺仪的制造成本较 高，难以在低端市场广泛 应用。
原子陀螺仪技术展望与挑战
超高精度测量
原子陀螺仪有望实现超高精度的角速度测量，满足高精度导航等应用需求。
长期稳定性好
原子陀螺仪具有长期稳定性好的特点，适用于长时间连续工作的场景。
原子陀螺仪技术展望与挑战
• 无机械运动部件：原子陀螺仪无需机械运动部件，具有更高的 可靠性和寿命。
大动态范围
光纤陀螺仪具有较大的动态范围，适用于高速旋转等应用场 景。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
• 抗干扰能力强：光纤陀螺仪对外部干扰具有较强 的抵抗能力，保证了测量结果的稳定性。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
光源稳定性问题
光纤陀螺仪对光源的稳定 性要求较高，需要采取特 殊措施进行保障。
光纤环圈制造难度
高精度光纤环圈的制造难 度较大，限制了光纤陀螺 仪的进一步发展。
工作原理
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将 绕某一定点（称为极点）作进动，且 进动角速度与外力矩成正比，而与陀 螺的转动惯量成反比。
陀螺仪组成与结构
组成
陀螺仪主要由转子、支承系统、 驱动系统、测量系统和控制系统 等组成。
结构
陀螺仪的结构形式多种多样，根 据支承方式的不同可分为液浮式 、气浮式、挠性式、静电式和磁 悬浮式等。
未来发展趋势预测与展望
mems陀螺工艺技术
mems陀螺工艺技术MEMS陀螺是一种将微机电系统（MEMS）技术应用到陀螺仪制造中的新型产品。
陀螺是一种能够测量和检测转动角速度的装置，而MEMS陀螺则是利用微小尺寸的MEMS器件制造而成的。
MEMS陀螺的制造工艺技术主要包括以下几个步骤：首先，制造MEMS陀螺的第一步是设计和制作探测器。
这个步骤通常使用光刻技术，通过在玻璃或硅片上进行图案设计，并使用掩膜将图案转移到片上。
然后，在制作好的图案上使用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）技术将金属或氧化物材料沉积到基底上，形成探测器的结构。
其次，制造MEMS陀螺的第二步是制作驱动器。
驱动器通常是由多个电极和悬浮结构组成的。
这个步骤主要依赖于光刻技术和选择性腐蚀技术。
通过光刻技术将驱动器的图案设计在玻璃或硅片上，并使用掩膜将图案转移到片上。
然后，使用选择性腐蚀技术将不需要的部分材料腐蚀掉，形成驱动器的结构。
接下来，将探测器和驱动器组装在一起。
这个步骤需要使用微焊接或其他专用技术将两个部件精确地连接在一起，使其能够相互作用和运动。
最后，对制造好的MEMS陀螺进行封装和测试。
封装是将制造好的陀螺组件放置在密封的包装中，以保护其免受外部环境的干扰。
然后，对陀螺进行各种测试，包括性能测试、稳定性测试和可靠性测试等，以确保其符合设计要求。
总的来说，MEMS陀螺的制造工艺技术是一个复杂的过程。
它需要使用多种微纳米加工技术，如光刻、化学气相沉积、物理气相沉积、选择性腐蚀和微焊接等。
通过这些技术的组合应用，制造出微小尺寸、高灵敏度和高稳定性的MEMS陀螺产品。
这些产品在航空航天、导航仪器、惯性导航系统等领域具有广泛的应用前景。
MEMS陀螺仪发展综述及技术研究
MEMS陀螺仪发展综述及技术研究MEMS陀螺仪是一个基于微机电系统（MEMS）技术的传感器，用于测量和检测物体的转动或转动速度。
它具有体积小、重量轻、功耗低、精度高等优点，广泛应用于惯性导航、姿态控制、无人机、智能手机以及虚拟现实等领域。
MEMS陀螺仪的发展可以追溯到20世纪60年代，当时最早的陀螺仪是由机械零件构成的大型设备，体积庞大、制造成本高。
随着MEMS技术的发展，研究者开始尝试将陀螺仪制造成微型化的晶片，以满足更小型化、更便携的应用需求。
在20世纪90年代，研究者们成功地将MEMS陀螺仪制造成了微小的晶片，采用了表面微加工技术以及集成电路制造工艺。
这样的设计使得陀螺仪能够迅速地发展，并广泛应用于各个领域。
目前市场上的MEMS陀螺仪大多是基于表面微加工技术和压电效应制作的。
在技术方面，MEMS陀螺仪主要有两种原理，分别是压电陀螺仪和振动陀螺仪。
压电陀螺仪是利用压电效应来测量转动速度的，当陀螺仪旋转时，产生的角速度会导致陀螺片产生弯曲，进而改变电极之间的电容值，从而测量出角速度。
振动陀螺仪则是通过测量旋转物体在转动时产生的惯性力来获得转动信息的。
同时，MEMS陀螺仪的精度也得到了大幅提高。
随着微加工工艺的进步和传感器设计的改良，MEMS陀螺仪的噪声水平得到了显著降低，从而提高了测量精度。
此外，MEMS陀螺仪的应用领域不断拓展。
除了传统的航天、导航等领域外，MEMS陀螺仪还被广泛应用于智能手机、游戏手柄、运动追踪设备等消费电子产品中。
MEMS陀螺仪在这些领域中发挥着关键的作用，如智能手机中的姿态控制、游戏手柄中的运动感应等。
尽管MEMS陀螺仪已经取得了重大的进展，但仍面临一些挑战。
其中之一是温度漂移的问题，即在不同温度下，陀螺仪的测量结果可能会有所偏差。
另外，MEMS陀螺仪在高加速度、高震动环境下的稳定性也需要进一步提高。
综上所述，MEMS陀螺仪在技术发展和应用拓展方面取得了显著的进展。
随着对陀螺仪应用场景要求的不断提升，人们对MEMS陀螺仪的研究和改进将继续进行，以满足更广泛的应用需求。
MEMS陀螺仪发展综述及技术研究PPT
精度的应用需求。
应用拓展
要点一
总结词
应用拓展是mems陀螺仪发展的必然趋势，未来的研究将 更加注重开拓新的应用领域和市场。
要点二
详细描述
随着mems陀螺仪技术的不断成熟，其应用领域也在不断 拓展。未来的研究将探索新的应用领域，如航空航天、无 人驾驶、智能机器人等，以满足更多领域对高精度导航和 姿态测量的需求。同时，研究还将关注市场需求和产业发 展的趋势，推动mems陀螺仪技术的商业化进程。
测试技术
测试技术是确保MEMS陀螺仪性能和质量的 关键环节，主要包括静态测试和动态测试两 个方面。
静态测试：检测陀螺仪在静止状态下的性能 指标，如零点输出、线性度、重复性等。动 态测试：检测陀螺仪在动态状态下的性能指 标，如带宽、灵敏度、抗干扰能力等。测试 技术的进步有助于提高MEMS陀螺仪的性能
mems陀螺仪的原理
Mems陀螺仪的原理基于角动量守恒定律，即一个旋转物体在不受外力矩作用时，其角动量保持不变。当mems陀螺仪的敏 感结构受到旋转角速度的作用时，会产生一个与旋转角速度成正比的力矩，从而引起微机械结构的振动或位移，通过检测这 个振动或位移量，可以推算出旋转角速度的大小。
Mems陀螺仪的敏感结构通常采用微机械加工技术制造，具有极高的灵敏度和精度。
和可靠性。
集成技术
集成技术是将多个MEMS器件集成在一个芯片上，实 现更复杂的功能和更高的性能。集成技术是MEMS陀 螺仪发展的趋势之一。
单片集成：将多个MEMS器件制作在同一硅片上，实 现单片集成。多片集成：将多个硅片集成在一起，形 成一个复杂的系统。混合集成：将不同类型的器件集 成在一起，实现优势互补。集成技术的进步有助于提 高MEMS陀螺仪的可靠性和降低成本。
MEMS 3轴陀螺仪
那么什么是三轴陀螺仪呢？简单的说来就是3D版的重力感应，iPhone 4现在除了可以感应手机左右的晃动以外还能感受到前后的倾斜，这对于未来游戏或者软件的设计来说又提出了新的概念，我们希望在未来能够看见更多的基于陀螺仪的应用。
mems陀螺仪即硅微机电陀螺仪，绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力。
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。
陀螺仪：最后，iPhone 4首次加入了新感应器三轴陀螺仪，保留了方向感应器、距离感应器和光线感应器，可以被更多的应用程序应用。
基于MEMS的加速传感器、陀螺仪、指南针、压力传感器、麦克风正在成为Android 新版本中的指定标配ST推出一款业界独创、采用一个感应结构检测三条正交轴向运动的3轴数字陀螺仪L3G4200D。
这种创新的设计概念大幅提升运动控制式消费电子应用的控制精度和可靠性，为设备的用户界面实现前所未有的现场感。
现有的3轴陀螺仪解决方案依赖两个或三个独立的感应结构，顶多是在同一硅基片上；而意法半导体的陀螺仪则是三轴共用一个感应结构，这一突破性概念可以消除轴与轴之间的信号干扰，避免输出信号受到干扰信号的影响。
此外，这个创新的产品架构使意法半导体的工程师将传感器与ASIC接口整合在一个4x4x1mm 的超小封装内，解决现在和未来的消费电子应用的空间限制问题。
意法半导体的3轴数字陀螺仪让用户可以设定全部量程，量程范围从±250 dps 到±2000 dps，低量程数值用于高精度慢速运动测量，而高量程则用于测量超快速的手势和运动。
这款器件提供一个16位数据输出，以及可配置的低通和高通滤波器等嵌入式数字功能。
就算时间推移或温度变化，这款器件仍然保持连续稳定的输出。
内置数字输出的L3G4200D 3轴MEMS陀螺仪的设计和制造采用意法半导体销售量超过6亿支的运动传感器的制程技术。
电容式微机械陀螺仪的设计与仿真分析
图 ｌ 电容 式微 机 械 陀螺 结构 示 意 图
１ ．左 驱动器 ；２ ．检 测 电极 ；３ 中间驱动 器 ： ．
４ 检 测质 量块 ；５ 右 驱动 器 ：６ 玻璃 ． ． ．
表 １ 单 晶 硅 的 材料 参数
２ 仿真分析
２１ 力学仿 真 ．静
静态 仿真 是用 于求 解静 力载 荷作 用下 结 构 的
电容 式微机 械 陀螺结 构示 意 图如 图 １所 示 ，
本 结构采 用静 电梳 齿驱 动 ，静 电梳齿 驱动 的特 点
是驱 动 电量与 结构 的位移 成 正 比， 因此 所 设计 的 陀螺 结构 可 以得 到 更高 的线 性度 。 陀螺工 作 时 ， 外加 电路提 供驱 动 电压 ，在静 电梳 齿 的驱动 下 ， 由于 结构采 用音 叉式对 称设 计 ，两质量 块在 Ｘ 方 向相对 运动 。 当系统 沿 ｚ方 向有角速 度 Ｑ输 入 时， 质 量块 在 Ｃ ｒ ｌ 力 的作用 下沿 Ｙ方 向上下 振动 ， ｏｉ ｉ ｏｓ 且两质 量块 振动 方 向相反 。从 而结 构与 衬底 上 的 电极之 间 的间距 发生 变化 ， 引起 两 平面 间 的 电容 变化 ， 电容 的变化 量与 角速度 信 号成 正 比。通 过 检测屯 容 的变化 量 ，可 以得 到系 统在 Ｚ方 向的角 速度 Ｑ。音 叉 式对称 设 计 ，可 以得 到较 高 的灵 敏
容式 微机 械 陀螺仪 是 目前微机 械传 感器 研 究 的重
点 ， 国内外对此 展开 了大量 的研 究ｐ 。 Ｊ
本 文提 出了一种 静 电梳齿 驱动 、 电容检 测 、
具有解 耦 结构 的音叉 式微 机械 陀螺 仪 ，该 结构可 以较 大的提 高检 查灵敏度 。
MEMS陀螺仪介绍
MEMS陀螺仪介绍MEMS陀螺仪（Micro-electromechanical system gyroscope）是一种利用微机电系统技术制造的陀螺仪。
它是一种测量角速度或角位移的传感器。
MEMS陀螺仪在航空航天、导航、惯性导航、虚拟现实、机器人和消费电子等领域中发挥着重要的作用。
本文将介绍MEMS陀螺仪的工作原理、分类、应用领域以及未来发展方向。
一、工作原理MEMS陀螺仪的关键部分是MEMS振动结构，它包括一个振动质量块和与之相连的弹性支撑结构。
当旋转速度发生变化时，质量块会感受到科氏力产生的偏移力，从而引起振动结构的振动变化。
通过测量振动结构的变化，可以得到旋转速度的信息。
二、分类根据工作原理的不同，MEMS陀螺仪可以分为容积扩散器陀螺仪、震动陀螺仪和光纤陀螺仪。
容积扩散器陀螺仪基于压电效应，通过测量振动微结构的容积变化来测量旋转速度。
震动陀螺仪则通过测量加速度和角位移之间的关系来得到旋转速度。
光纤陀螺仪则利用光的干涉效应来测量角速度。
容积扩散器陀螺仪是目前应用较广泛的MEMS陀螺仪，其精度和灵敏度较高。
震动陀螺仪是一种新兴的技术，具有体积小、功耗低等优势，逐渐被广泛应用。
三、应用领域1.导航和惯性测量单元：MEMS陀螺仪可以用于航空航天、导航和惯性测量单元中，用于测量飞行器的姿态和角速度，为导航和控制提供准确的数据。
2.虚拟现实和游戏：MEMS陀螺仪可以用于虚拟现实头盔和游戏手柄中，用于感知用户的头部运动和手柄的姿态变化，实现交互的沉浸式体验。
3.移动设备：MEMS陀螺仪也被广泛应用于手机、平板电脑和智能手表等移动设备中，用于实现屏幕旋转、手势控制和陀螺仪导航等功能。
4.机器人和自动驾驶：MEMS陀螺仪可以用于机器人和自动驾驶车辆中，用于感知和控制机器人或车辆的姿态和运动状态，实现精确的导航和控制。
四、未来发展方向随着技术的不断进步，MEMS陀螺仪仍然具有很大的发展潜力。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1.提高精度和稳定性：MEMS陀螺仪目前的精度和稳定性还有改进的空间。
陀螺仪
陀螺仪的原理与发展一、引言陀螺仪是一种利用是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。
二、原理绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺，通常它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。
在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，环绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进，又称为回转效应。
通常陀螺仪的基本组成包括：陀螺转子，内、外框架，附件等部件。
（如图一所示）图一图二三、特性陀螺仪在航空、航天、航海等领域的大规模应用，是由于它的两个基本特性：一为定轴性，另一是进动性。
定轴性是指：当陀螺仪高速旋转时，如果没有外力矩作用到陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，同时当有外力矩干扰时反抗任何改变转子轴向的力矩。
并且转子的转动惯量越大，转子的角速度越大，陀螺仪的稳定性越好。
进动性是指：当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。
其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。
进动角速度的方向可用右手定则判断（如图二所示）即伸直右手，大拇指与食指垂直，手指顺着自转轴的方向，手掌朝外力矩的正方向，然后手掌与4指弯曲握拳，则大拇指的方向就是进动角速度的方向。
进动角速度的大小取决于转子动量矩H的大小和外力矩M的大小,其计算式为进动角速度ω=M/H。
（ω为进动角速度，M为外力矩，H为动量矩）四、陀螺仪的发展陀螺仪由1850年法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自传中获得灵感而发明出来的，类似像是把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度。
陀螺仪发明后，首先应用到航海上，后来在航空、航天等领域迎来了大规模应用，成为了最重要的仪表之一。
到第二次世界大战，德国人为了使飞弹能准确的落到目标上空，德国人研发了惯性制导系统。
mems陀螺仪工作原理
mems陀螺仪工作原理
MEMS陀螺仪是利用微机电系统 (MEMS) 技术制造的一种陀螺仪。
其工作原理是通过检测器件内部发生的微小振动来测量角速度或角位移。
MEMS陀螺仪通常由微机电系统传感器组成，包括微机电系统振动结构和电子读出电路。
其中，振动结构通常由一个或多个微小的固定质量结构组成，通过悬臂梁或柔性连接与衬底相连。
当设备发生角度变化时，由于科里奥利力的作用，质量结构会引起微小的振动。
当设备发生旋转时，质量结构的振动频率和幅度会发生变化，这些变化可以通过电子读出电路进行检测和测量。
电子读出电路通常由放大器、滤波器和模数转换器等组成，用于将振动信号转换为数字信号，进一步处理和分析。
陀螺仪的测量精度受到多种因素的影响，包括器件设计、材料选择和环境温度等。
为了提高测量精度和稳定性，通常采用温度补偿、振动隔离和噪声滤波等技术。
总之，MEMS陀螺仪通过测量微小振动来检测角速度或角位移，利用微机电系统技术制造出小型、低成本的陀螺仪。
这种陀螺仪广泛应用于导航、惯性导航、无人机、手机和游戏控制器等领域。
基于MEMS技术的陀螺仪设计及其性能优化研究
基于MEMS技术的陀螺仪设计及其性能优化研究MEMS，即微机电系统，是一种集微电子、光学、机械、热学、生物和化学等学科于一体的微小结构。
它具有小巧精致、可集成化、多功能性、低成本等优点，逐渐成为各个领域的研究热点之一。
其中，MEMS陀螺仪通过精密和超微观的工作原理，可以实现对物体的姿态变化等信息的测量，因此在导航、航空航天、车辆控制、医疗设备和工业自动化等领域有着重要的应用。
一、MEMS陀螺仪的基本原理MEMS陀螺仪的基本原理是通过利用微机电技术，制造微小结构的振动元件或超微观的结构平台，并采用压电效应或微机电自感应等方法，将微小的转动或振动信号转化为电信号输出。
其最基本的工作原理可以分为两种类型：一种是基于角位移的MEMS陀螺仪，另一种是基于角速度的MEMS陀螺仪。
对于基于角位移的MEMS陀螺仪，其主要原理是通过惯性力矩的作用，实现对物体的角位移进行测量。
由于MEMS陀螺仪的结构特殊，可以实现微小的角度位移的检测。
其具体实现方式是利用位移传感器检测陀螺仪自身的角度变化，然后将检测到的微小信号放大并进行解算，得到准确的角度变化值。
而基于角速度的MEMS陀螺仪，则通过测量物体的角速度进行相应的测量。
其工作原理是利用光学或机械传感器等装置，将物体的旋转速度转化为绕着某个轴的力矩，然后将这个力矩转化为一个输出电压。
由于MEMS陀螺仪的响应速度特快，可以实时测量出物体的角速度，并通过数字电路或计算机进行数据处理，以获得更加准确的测量结果。
二、MEMS陀螺仪的设计方案根据MEMS陀螺仪的工作原理，其最基本的设计框架包括振动系统、传感器和数据处理系统三个部分。
对于振动系统，其关键在于采用高精密的微机电制造工艺，设计出具有高精度和高稳定性的振动元件或结构平台。
而对于传感器，需要采用高灵敏度、高精度的传感器，如压电传感器、光学传感器、力传感器、磁传感器等，以实现对物体微小姿态的精确检测。
而在数据处理系统方面，则需要利用数字电路、计算机、微控制器等设备，对从陀螺仪传感器获取到的数据进行采集、处理和分析。
MEMS陀螺仪的原理与应用优势分析
MEMS陀螺仪的原理与应用优势分析作者：Fabio Pasolini意法半导体消费电子设备早在几年前就开始使用MEMS加速计。
从游戏机到手机，从笔记本电脑到白色家电，运动控制式用户界面和增强的保护系统给所有的消费电子产品带来很多好处。
现在轮到MEMS陀螺仪大显神威了，消费电子集成MEMS陀螺仪的浪潮刚刚掀起。
陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速度，而MEMS加速计则能测量线性加速度，因此这两者是一对理想的互补技术。
事实上，如果组合使用加速计和陀螺仪这两种传感器，系统设计人员可以跟踪并捕捉三维空间的完整运动，为最终用户提供现场感更强的用户使用体验、精确的导航系统以及其它功能。
ST在EMES市场的份额正在快速增长，作为全球公认的消费电子和手机市场最大的MEMS传感器供应商，ST 最近推出了30款以低功耗和小封装为特色的高性能陀螺仪。
ST研制的微机械陀螺仪传感器沿用了ST成功的制造技术，ST利用这项技术已经制造了6亿多颗加速传感器，选择成功的技术可为客户提供最先进的质量可靠的产品，而且可直接用于最终应用。
ST陀螺仪的核心元件是一个微加工机械单元，按照一个音叉机制运转，利用Coriolis原理把角速率转换成一个特定感应结构的位移。
我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨最简单的工作原理（图1）。
两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。
只要从外部施加一个角速率，就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力，如图中黄色箭头所示。
产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。
因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专用电路可以检测的电参数。
图 1:单轴MEMS偏航陀螺仪因为ST选用了音叉方法设计陀螺仪，其差分特性使系统本身对作用在传感器上的无用线性加速度和杂乱振动的敏感度低于市场上现有的其它类型陀螺仪。
微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计
第22卷 第4期华侨大学学报(自然科学版)V ol .22 N o .4 2001年10月Journal of H uaqi ao U ni versi t y (N atural Sci ence)O ct.2001 文章编号 1000-5013(2001)04-0380-05微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计李 文 望(鹭江大学机械系,厦门361005)摘要 微机械振动陀螺是新型的惯性元件.其误差源主要有微机械结构的B row ni an 噪声、电路噪声、机械耦合误差,以及电子机械耦合误差等.这些误差严重影响着陀螺仪的精度.由于制造误差等引起的机械耦合误差,可以通过改善陀螺仪的结构来减小耦合误差.文中从结构设计方面,提出单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案,有效减小机械耦合误差,提高了精度.关键词 微陀螺,机械耦合误差,隔离耦合中图分类号 T H 824+.301文献标识码 A微机械振动陀螺,是一类难度较大的微机电系统(M E M S ).这种新型陀螺仪具有体积小、重量轻、可靠性高、抗冲击、易于数字化和智能化等一系列优点.提高机械振动陀螺的精度、图1 振动陀螺集中参数模型灵敏度和降低费用,是研究的重点.1 机械振动陀螺仪的工作原理及机械耦合原理1.1 机械振动陀螺仪的工作原理〔1,2〕微机械振动陀螺可以简化为质量-弹簧-阻尼集中参数系统.它一般由振动质量和梁组成,振动质量可以在两个正交方向自由振动.图1是振动陀螺的集中参数模型.当质量块受到外力的作用沿x 轴方向振动,且整个模型在基座带动下以角速度为Ω旋转时,质量块会受到沿y 轴方向的哥氏惯性力的作用,从而使质量块沿y 轴方向振动.两个方向的运动方程分别为m x +c x x +k x x =F 0sin ωt ,(1)m y +c y y -2m Ωx +k y y =0,(2)m 代表质量,c x ,c y 分别表示x ,y 方向的粘性阻尼,k x ,k y 分别表示x ,y 方向的弹簧刚度.当质 收稿日期 2001-07-04 作者简介 李文望(1962-),男,讲师基金项目 福建省自然科学基金资助项目;厦门大学自选课题科研基金资助项目量块以其固有频率振动时,由式(1)和(2)可得x (t )=-x m cosωx t ,y (t )=2m Ωωx x m k y ·si n (ωx t -φ){1-(ωx /ωy )2}2+(ωx /ωy )2,其中x m =F 0Q x k x ,φ=t an -1λQ y (1-λ2),λ=ωx ωy ,Q x =m ωx c x ,Q y =m ωy c y .1.2 机械耦合原理〔1〕微机械振动陀螺的质量块和梁由于存在制造误差,一般不能完全对称.因此,驱动振动的能量会传递给y 方向,导致两个方向振动的耦合.这种耦合取决于驱动振动的振幅和速率,其运动方程分别为m x +(c x -c c )x +c c y +(k x -k c )x +k c y =F 0si nωt ,my +(c y -c c )y +(c c -2m Ω)x +(k y -k c )y +k c x =0,其中k x 和c c 分别为振幅和速率的耦合系数.当c c 很小,且Ω=0时,其运动方程为mx +c x x +(k x -k c )x =F 0sinωt ,m y +c y y +k y y +k c x =0.这里,c c =0,x y ,k x k c ,且Ω=0.当质量块以其固有频率振动时,方程的解为x (t )=-x m cosωx t ,y (t )=-(k c x m /k y )·si n (ωx t -φ)/{[1-(ωx /ωy )2]2+(ωx /Q y ωy )2}.图2 耦合运动轨迹当φ=0(或180°)时,质量块沿着与x 轴成一个角度作直线运动,如图2(a)所示〔3〕.另一方面,当k c很小且Ω=0时,其运动方程为m x +c x -c c )x +k x x =F 0sin ωt ,m y +c y y +c c x +k y y =0.这里,k c =0,x y ,c x ,c y c c ,且Ω=0.当质量块以其固有频率振动时,方程的解为x (t )=-x m cosωx t ,y (t )=(c c Ωx x m /k y )·cos(ωx t -φ){1-(ωx /ωy )2}2+(ωx /Q y ωy )2.当φ=0(或180°)时,质量块的运动轨迹为椭圆,如图2(b)所示〔3〕.分析结果表明,对于微机械振动陀螺,机械耦合的类型可以通过质量块的振动形式来确定.2 隔离耦合的微机械振动陀螺的结构设计以梳状驱动平板式振动陀螺为例,对隔离耦合的微机械振动陀螺的结构设计进行分析.图3所示是结构简单的、没有隔离耦合的梳状驱动平板式振动陀螺.带有梳状电极的长方体多晶硅平板,通过挠性支臂与单晶硅底座相连,并被支悬在底座的上方.当在固定的梳状电极上施183第4期 李文望:微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计图3 梳状驱动平板式振动陀螺加带有直流偏置,但相位相差180°的交流电压时,将产生沿驱动轴交变的静电驱动力,从而引(a )驱动模态振动形式 (b )检测模态振动形式图4 没有隔离耦合的振动模态起平板沿驱动轴作交变的线振动.当壳体绕输入轴以角速度Ω相对对惯性空间转动时,将形成沿输出轴交变的哥氏惯性力.由此引起平板沿输出轴作线振动,且振幅与输入角速度Ω成正比.此振幅可由平板与底座之间的电容的变化检测,其驱动模态和检测模态的振动形式,如图4所示〔4〕.2.1 单级隔离耦合的结构设计单级隔离耦合的梳状驱动平板式振动陀螺的结构,如图5所示.它的特点是驱动部分和检测部分有各自独立的梁,振动质量通过4条梁(内梁)支撑与支悬在底座上方的框架连接.其它结构与没有隔离耦合的梳状驱动平板式振动陀螺一样.陀螺仪工图5 单级隔离耦合结构作时,对于驱动的振动形式,外梁沿着x 方向弯曲,而内梁不会产生变形.对于检测的振动形283 华侨大学学报(自然科学版) 2001年式,内梁沿着y 方向弯曲,外梁不会产生变形.这表明了外梁和内梁各自对y 和x 方向有很好的刚度,它们在两种振动形式中有各自的独立性.由于驱动的振动形式对检测部分的梁没有影响,所以它们之间的机械耦合就很弱.单级隔离耦合的梳状驱动平板式振动陀螺驱动模态和检测模态的振动形式,如图6所示.图6 隔离耦合的振动模态2.2 双级隔离耦合的结构设计经过对单级隔离耦合的梳状驱动平板式振动陀螺的分析可以看出,检测模态的质量运动有两个自由度.这样固联在振动质量的检测电极反映了两个方向的运动,从而存在着另一个误差源.为了解决这个问题,可以采用双级隔离耦合,其结构如图7所示〔2〕.当陀螺仪工作图7 双级隔离耦合结构383第4期 李文望:微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计时,振动质量一方面随驱动力的交变沿着x 方向振动,另一方面在哥氏惯性力的作用下沿着y 方向.右边的检测部分单独支悬在底座上,通过梁5和梁4与振动质量相连,使得检测部分只有沿着y 方向的振动,隔离了x 方向的振动.3 结束语采用隔离耦合的设计,可以大大降低由于制造误差使结构不对称引起的藕合.同时,还可以降低检测模态的振动影响梳状驱动电极间的电场对称,降低“悬浮效应”.这样,可大幅度提高陀螺仪的精度.参 考 文 献1 M ochi da Y ,T am ura M .A m i crom achi ned vi brati ng rat e gyroscope w i th i ndependent beam f or t he dri veand detect i on m odes[J].Sensors and A ct uators,2000,(80):170～1782 K aw ai H ,A t suchi K I ,T am ura M .H i gh -resol ut i on m i crogyroscope usi ng vi bratory m oti on adj ust m entt echnol ogy [J ].Sensors and A ctuators ,2001,(90):153～1593 G ei ger W ,F ol km er B.N ew desi gns m i crom achi ned vi brati ng rat e gyroscope w i th decoupl ed osci l l ati onm odes [J ].Sensors and A ct uators ,1998,(66):118～1244 阮爱武.硅微机械陀螺仪的新进展及其方案分析[J].中国惯性技术学报,1998,6(2):67～72S tru ctu ral D esig n o f S pac er C o u pling fo r a M icro m achinedV ib rating G y ro sc o peL iW enw ang(D ept.of M ech.E ng.,L uj ang C ol l ege,361005,X i am en)A bstrac t M i crom achi ned vi brati ng gyroscope i s a new type i nert i al com ponent.I ts error source i ncl udesB row ni an noi se ,ci rcui t noi se ,error of m echani cal coupl i ng ,and error of el ectro -m echani cal coupl i ng of m i cro-m achi ned st ruct ure.T hese errors seri ousl y aff ect the preci si on of gyroscope.A m ong them ,the error of m e-chani cal coupl i ng ,w hi ch com es from structural unsym m etry due t o m enuf acturi ng error ,can be reduced by i m provi ng structure of gyroscope.F rom structuraldesi gn,t he author proposes structural pl an of si ngl e spac-er coupl i ng and doubl e spacer coupl i ng .B y w hi ch the error of m echani cal coupl i ng can be ef f ecti vel y reduced and the preci si on can be i m proved .Key w ords m i crogyroscope,error of m echani cal coupl i ng,spacer coupl i ng 483 华侨大学学报(自然科学版) 2001年。
遥控飞机陀螺仪的原理
遥控飞机陀螺仪的原理就是一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时。
用它来保持方向，制造进去的东西就叫陀螺仪。
骑自行车其实也是利用了这个原理。
轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。
遥控飞机陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。
然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
高速旋转的主桨像一个旋转中的陀螺，遥控飞机由主旋翼( 主桨) 发生升力。
带有陀螺效应。
遥控飞机陀螺效应包括两个特点。
1 定轴性同时反抗任何改变转子轴向的力量，当陀螺转子极高速旋转时产生的惯性使陀螺转子的旋转轴保持指向固定的方向。
这种物理现象称为遥控飞机陀螺仪的定轴性。
转子的质量、旋转半径、速度越大，定轴性越大。
2 逆动性旋转轴并不会沿施力方向运动，如有外力作用在旋转中的陀螺转子旋转轴上。
而是顺着转子旋转方向顺延90 度垂直于施力方向不会改变。
微机械陀螺仪的工作原理及其应用来源：作者：发表时间：2009-12-29 13:15:47本文详细介绍了意法半导体公司的电容式微机械陀螺仪的基本工作原理，其采用对称双质量块结构，驱动质量块由静电力驱动产生可控的运动速度，而检测质量块则由哥氏力推动运动。
振荡驱动电路采用了双闭环的控制结构，有效地减小了温度或其它缺陷对振幅的影响，显著提高了陀螺仪的分辨率和稳定性。
最后，以单轴偏航陀螺仪LY530AL为例，详细介绍其关键参数及其应用，并配合三轴加速度传感器LIS3LV02DL，实现了新型无线遥控器和鼠标，验证了LY530AL的性能参数。
微机械陀螺仪陀螺仪又称角速度计可以用来检测旋转的角速度和角度。
正如我们所熟知，传统的机械式陀螺、精密光纤陀螺和激光陀螺等已经在航空、航天或其它军事领域得到了广泛地应用。
然而，这些陀螺仪由于成本太高和体积太大而不适合应用于消费电子中。
微机械陀螺仪由于内部无需集成旋转部件，而是通过一个由硅制成的振动的微机械部件来检测角速度，因此微机械陀螺仪非常容易小型化和批量生产，具有成本低和体积小等特点。
MEMS 陀螺仪简介及其应用
命题教师：1.出题用小四号、宋体输入打印， 纸张大小为8K.考 生：1.不得用红色笔，铅笔答题，不得在试题纸外的其他纸张上答题，否则试卷无效。
2.参加同卷考试的学生必须在“备注”栏中填写“同卷”字样。
3.考试作弊者，给予留校察看处分；叫他人代考或代他人考试者，双方均给予开除学籍处理。
并取消授予学士学位资格，该科成绩以零分记。
MEMS 陀螺仪简介及其应用杨永 110204116摘要：自陀螺仪问世，因其独特的性能，广泛地应用于航海、航空、航天以及国民经济等领域。
陀螺及其相关技术一直是各国重点发展的技术之一，发展十分迅速。
迄今为止，陀螺仪从传统的刚体转子陀螺仪到新型的固态陀螺仪，种类十分繁多。
液浮陀螺、静电陀螺和动力调谐陀螺是技术成熟的三种刚体转子陀螺仪，达到了精密仪器领域内的高技术水平。
随着光电技术、微米/纳米技术的发展，新型陀螺仪如激光陀螺、光纤陀螺和微机械陀螺应运而生。
它们都是广义上的陀螺仪，是根据近代物理学原理制成的具有陀螺效应的传感器。
因其无活动部件，称为固态陀螺仪。
这种新型全固态的陀螺仪将成为未来的主导产品，具有广泛的发展前途和应用前景。
关键词： MEMS ；陀螺仪；光学陀螺；微机械陀螺1.MEMS 概述MEMS 是英文Micro Electro Mechanical systems 的缩写，即微电子机械系统。
微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology ）基础上的 21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。
它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。
这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。
它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA 和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。
mems陀螺失效现象
mems陀螺失效现象摘要：1.介绍MEMS 陀螺2.MEMS 陀螺的失效现象3.失效现象的原因4.解决失效现象的方法5.总结正文：MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 陀螺，即微机电系统陀螺，是一种利用微电子技术制造的微型陀螺仪，具有体积小、质量轻、功耗低、精度高等优点，被广泛应用于航空航天、军事、汽车、医疗等领域。
然而，MEMS 陀螺在使用过程中会出现失效现象。
失效现象主要包括以下两种:第一种是漂移失效。
漂移是指MEMS 陀螺在无外力作用下，由于内部摩擦等因素导致的角速度不稳定现象。
漂移失效会导致MEMS 陀螺的角速度误差不断累积，最终导致测量结果的误差。
第二种是机械失效。
机械失效是指MEMS 陀螺由于内部结构的损坏、磨损等原因导致的失效。
机械失效会导致MEMS 陀螺的结构变形、质量变化等问题，从而影响其测量精度和稳定性。
那么，MEMS 陀螺失效现象的原因是什么呢？MEMS 陀螺的失效现象主要是由于其内部结构的微小尺寸和复杂性导致的。
由于MEMS 陀螺的内部结构非常微小，因此容易受到温度、湿度、振动等因素的影响。
同时，MEMS 陀螺的内部结构非常复杂，由多个微小的部件组成，因此在制造和使用过程中容易产生缺陷和故障。
针对MEMS 陀螺失效现象，有哪些解决方法呢？为了减少漂移失效，可以采用以下方法：减少内部摩擦、提高角速度稳定性、采用温度补偿技术等。
为了减少机械失效，可以采用以下方法：提高材料强度、增加制造工艺的精度、采用可靠性更高的结构设计等。
MEMS 陀螺是一种高精度、高稳定性的微型陀螺仪，被广泛应用于各个领域。
但是，MEMS 陀螺在使用过程中会出现漂移失效和机械失效等失效现象。
激光陀螺仪生产工序流程
激光陀螺仪生产工序流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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微陀螺仪的设计与制造学校：华中科技大学专业：机械设计制造及其自动化姓名：**班级：1104班学号：U*********指导老师：廖广兰来五星中文摘要随着科学技术的发展以及科研技术的逐渐成熟。
陀螺仪也逐渐进入了各个领域。
现如今陀螺仪在航海导航、航天航空、研究动力学、兵器、汽车、生物医学、环境监控等方面有了广泛的应用。
而各种陀螺仪也因其原理的不同而有不同的分类，诸如哥氏加速度效应微振动陀螺、流体陀螺、固体微陀螺、悬浮转子式微陀螺、微集成光学式陀螺以及原子陀螺。
而其中随着MEMS技术的不断发展，以其为基础的微陀螺因尺寸小、精度高、重量轻、易于数字化、智能化而越来越受到大家青睐。
其在汽车导航、消费电子和移动应用等民用领域以及现代和可预见的未来高科技战场上拥有广阔的发展和市场前景。
文章首先对陀螺仪做了简单的原理和功能介绍，阐述了当前微陀螺仪是非常具有前景的研究防线，并简单介绍了几种常见的微陀螺仪，然后对微陀螺仪的结构进行了简单的分析并且分析了微机械陀螺仪的设计及制造过程和工艺方法并对其中的技术难点进行了分析，也对加工陀螺仪必须的MEMS工艺进行了概述，然后对微陀螺仪的前景及应用进行了进一步的探讨。
关键词：微机械陀螺仪，MEMS工艺，制作过程，关键技术AbstractWith the development of science and technology as well as scientific research and technology matures.Gyroscope is gradually coming into the fields.Now gyroscope has broad application in marine navigation, aerospace, research dynamics, weapons, cars, bio-medicine, environmental monitoring, etc.And also because of the various gyroscope different principles and have different classifications, such as the Coriolis acceleration effect of micro-vibration gyro, gyro fluid, solidmicro-gyroscope, suspended gyroscope rotor micro, micro-gyroscope integrated optical and atomic gyroscope. With the continuous development of which MEMS technology, with its micro-gyroscope-based due to the small size, high precision, light weight, easy-to-digital, intelligent and increasingly being favored. It has a broad development and market prospects in the car navigation, consumer electronics and mobile applications and other civilian areas as well as modern and high-tech battlefield for the foreseeable future.The article first gyroscope do a simple principle and function description, describes the current micro-gyroscope is a very promising line of research, and a brief introduction to some common micro-gyroscope, then the structure of the micro-gyroscope simple analysis and analysis of the micromachined gyroscope design and manufacturing process and process methods and technical difficulties which were analyzed, but also on the processing of MEMS gyroscope must be an overview of the process, then the prospects for and application of micro-gyroscopes were further discussion.Keywords：Micromechanical gyroscopes, MEMS technology, production process, key technologies目录1 微机械陀螺仪研究背景 (1)1.1 概念简介 (1)1.2 MEMS陀螺仪研究历史及发展现状 (1)1.3 研究目的 (1)1.4 研究方法 (2)2 微机械陀螺仪原理与结构 (5)2.1 MEMS陀螺仪基本原理 (5)2.2 MEMS陀螺仪分类及结构 (6)3 微机械陀螺仪设计及制造 (6)3.1 MEMS陀螺仪设计流程 (6)3.2 MEMS陀螺仪工艺方法 (7)3.3 MEMS陀螺仪技术难点 (8)4 微机械陀螺仪测试及应用 (8)4.1 MEMS陀螺仪测试内容及手段 (8)4.2 MEMS陀螺仪应用 (10)5 关于微机械陀螺仪发展的思考 (11)6 小结与体会 (11)参考文献 (12)1微机械陀螺仪研究背景1.1 概念简介微陀螺仪是属于微机械的一种。
微机械MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。
微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的 21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。
它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。
微机械陀螺仪属于一种振动式角速率传感器，用于测量旋转速度或旋转角，作为重要的惯性器件，具有质量轻、体积小、成本低、可靠性好、稳定性高、功耗低、精度高、性能优等诸多优点，在工业控制、航空航天、汽车和消费类电子产品等领域中得到广泛的应用。
1.2 MEMS陀螺仪研究历史及发展现状微机械陀螺的研究始于20世纪80年代，经过几十年的研究国外相关已经比较成熟，众多科研单位及公司如美国Draper实验室、ADI公司、Berkeley大学，德国Daimler Benz公司、Bosch公司，日本Toyota公司，以及土耳其、芬兰等国家[4-9]，已有商业化产品。
我国的MEMS 技术研究工作起步较晚，但正积极开展研究，国家已经投入巨资用于MEMS陀螺技术的研究。
目前主要的科研单位有清华、北大、中科院上海微系统所、复旦大学、哈工大等多家单位[10-15] ，经过十多年的努力，在基础理论、加工技术和工程应用等方面的研究已取得了明显的进步。
但不可否认，与国外差距仍然较大，高性能微机械陀螺少有商业化产品。
1.3 研究目的微机械的尺寸一般都是在厘米级别的，有的甚至已经到了毫米级别。
由此可见，微机械的加工以及制造时十分困难的。
如今，完全封装过后的微陀螺仪的最小尺寸已经到了1.5mm左右，甚至更小。
那么，要加工如此细微的零件，对于机械装备、机械技术以及加工人员的考验是非常大的。
而且，不像是传统普通零件加工，可以出现一点点的误差。
对于如此之小的微型机械，一旦加工之中出现了一些错误，即使是偏离一微米，对于微陀螺仪来说，都是极大的错误。
所以，微陀螺仪的设计与制造过程以及加工工艺的编排，在整个生产过程之中都是重中之重。
一旦，微陀螺仪的设计与制造过程以及加工工艺的编排出现问题，不管是哪个环节出现了问题，也不管是这个环节多么细微，整个生产情况都会出现严重的问题。
如果是设计环节出现了问题，整个生产都要被打断，然后重新设计微陀螺仪，重新布置加工过程，重新编排加工工艺。
如果是制造过程出现了问题，那么多半是机械质量不达标，或者是机械所处的环境标准不够。
同样的，只有购置新的加工机械，或者重新处理加工车间的问题。
如果是加工工艺出现了问题，那么就需要重新编排加工工艺。
所以，对于微陀螺仪的研究目的，就是减少生产损失，增加生产成功率，减少生产废品率，保证投资得到良好的回报。
1.4 研究办法由于微陀螺仪的加工，远远不同于传统机械加工，。
传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理，因此它主要是一个不停转动的物体，它的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化。
但是微机械陀螺仪的工作原理不是这样的，因为要用微机械技术在硅片衬底上加工出一个可转动的结构可不是一件容易的事。
微机械陀螺仪利用科里奥利力（也叫哥氏力）——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。
微陀螺仪的原理：图 1.1 科里奥利力微机械陀螺仪利用了哥氏力现象，其原理如图1所示。
当图中的物体沿X 轴做周期性振动或其他运动时，并且XY坐标系沿Z轴做角速度为Ωz旋转运动，就会在该物体上产生一个沿Y轴方向的哥氏力，其矢量可按下式（1.1）计算。
（1.1）式中：F(t)是哥氏力，m是该物体的质量，ΩZ是坐标系旋转的角速度，是该物体的矢量速度。
微陀螺仪基本上就是利用这个原理制造成的，不同的微陀螺仪，进行感应测算的零件材料和方法是不同的。
进行了微陀螺仪设计之后，就需要对微陀螺仪进行验算或者测试，保证微陀螺仪在各种各样需要的环境之下都能可靠运行，同时还能保证足够的感应精度。
最主要的是，微陀螺仪要有足够的耐用度，没有足够的耐用度，微陀螺仪就是一个鸡肋。
毕竟微陀螺仪实在是太小了，更换的时候肯定十分困难，所以，必须要有足够的耐用度。
所以，微陀螺仪的研究方法，基本上可以概括为做实验。
利用各种不同的材料和感应方法，首先做出各种不同种类的微陀螺仪，然后在各个不同的环境下进行试验，对他们进行横向比较，一点点的改进，更换材料，保证微陀螺仪的质量不断上升。
完成了设计之后，微陀螺仪就进入了加工工艺编排过程。
微陀螺仪的加工工艺编排是十分重要的，没有良好的加工工艺，对于微陀螺仪这样的精密仪器，是生产不出来的。