基于厚度剪切振动的压电圆盘微陀螺的制作和分析

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陀螺仪是惯性制导和导航领域中十分重要的传感器，随着 MEMS技术的进步，陀螺仪正朝着小型化、低功耗、高可靠性、高精度、抗冲击等的方向发展 J。微机械振动陀螺是 MEMS微陀螺的主要发展方向，而以圆盘状或圆环状谐振体等为代表、工作在模态匹配状态下的陀螺又是当前微陀螺研究的-个热点2-4]。压电材料因其具有良好的力电转换特性被广泛地应用在 MEMS陀螺中，但是，通常情况下只是用做为薄膜形的压电换能器。若想利用压电材料来驱动和敏感圆盘状或圆环状谐振体产生面内振动就需要在其侧壁上粘贴压电换能器，而这种工艺目前不能使用MEMS工艺制作，很难保证加工的精度，不适合批量生产。

针对上述问题，本文提出了-种基于厚度剪切振动的新型压电圆盘微陀螺，陀螺采用的新型厚度剪切方面的振动模态使得可以通过在圆盘的上下表面制作电极来实现陀螺的驱动和检测，陀螺的加工基于实验室之前的研究基础 。 ，利用 PZT wafer的标准 MEMS工艺，可 以实现大批量生产，降低成本。分析结果表明：本陀螺具有高灵敏度、低非线性度、大量程、低角速度耦合误差和低振动敏感度等优点。

收稿 日期：2013-03-26基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-10-0593)；微米/纳米加工技术重点实验