طراحي و ارزيابي تغييرات جنس و ابعاد الكترودهاي تحريك و حسگر يك ژيروسكوپ ارتعاشي كوريوليسي نيم كروي با تحريك خازني و تاثير آن بر ولتاژ اندازه گيري شده

Design and Evaluation on material and pick-off/forcer electrodes dimensions of hemispherical vibratory Coriolis gyroscope with capacitive excitation and its effect on the sensed voltage

ژيروسكوپ هاي ارتعاشي كوريوليسي، يكي از انواع مدرن ترين ژيروسكوپ هاي موجود است كه با بيشترين تفاوت در طراحي جرم آزمون مرتعش و تعليق الاستيك، جايگزين ژيروسكوپ هاي معمول شده است. با توجه به ويژگيهاي مهمي كه در تكنولوژي هاي تحريك خازني نسبت به تحريك پيزو الكتريك در تعيين نوع ارتعاش سنسورها ديده مي شود، اصول عملكرد و فرمول بندي آنها كاملا تغيير مي كند كه نيازمند تحليل دوبعدي و المان محدود، براي ارزيابي عملكرد بهينه آنها خواهد بود. به دليل اينكه معمولا محيط سنسورها به طور مداوم در حال ارتعاش هستند، در اين مقاله يك فرمول بندي كلي ارايه مي شود تا بتواند به طور كامل تاثير پارمترهاي موثر بر فركانس مودهاي كاري مختلف را تشريح كند. ايده اصلي ژيروسكوپ هاي ارتعاشي با جايگزيني چرخش مداوم روتور با ساختار ارتعاشي و استفاده از اثر كوريوليس است كه باعث مي شود حركت ثانويه جرم حساس منطبق با سرعت زاويه اي خارجي توليد شود. در اين مقاله آناليز حساسيت ژيروسكوپ هاي ارتعاشي نيم كروي مورد بحث قرار مي گيرد و تغييرات مكان الكترودها، ولتاژ حس شده در اطراف فركانس رزونانس و جنس پيك آف و فورسرها نيز مورد بررسي قرار خواهد گرفت. در نهايت نتايج فركانس رزونانس شبيه سازي شده با نتايج تيوري مقايسه و اعتبار سنجي مي شوند.

Coriolis Vibratory gyroscopes are one of the most modern types of gyros that has taken the common gyroscopes residence with some difference in the test mass design and elastic suspension test. According to the important features observed in the capacitive excitation of the actuators regarding the piezo-electric actuators, the operation principles and their formulation are completely changed, which require both two dimensional and finite element analysis to evaluate their optimal performance. Due to the sensors are usually vibrating continuously while operation, in this paper a general formulation is presented so that it can fully describe the influence of the parameters related to different frequency operating modes. The main idea of the vibration gyroscope is to replace the rotational rotor with a vibrational structure and to use the effect of Coriolis force, which causes the secondary motion of a sensitive mass to match an angular velocity. In this paper, the analysis of the sensitivity of hemispherical vibrational gyroscopes is discussed. The electrodes location variation, the sensed voltage around the resonance frequency and pick-off/forcer materials will also be investigated. Finally, the results of simulated resonance frequencies are compared and validated with the theoretical principles.