王 宾， 李孟委， 吴倩楠， 耿 浩， 王 高

(1. 中北大学 电子测试技术国家重点实验室， 山西 太原 030051； 2. 中北大学 仪器与电子学院， 山西 太原 030051；3. 中北大学 微系统集成研究中心， 山西 太原 030051； 4. 中北大学 理学院， 山西 太原 030051)

纳米光栅微陀螺噪声分辨率分析

王 宾1,2,3， 李孟委1,2,3， 吴倩楠3,4， 耿 浩1,3， 王 高3

(1. 中北大学 电子测试技术国家重点实验室， 山西 太原 030051； 2. 中北大学 仪器与电子学院， 山西 太原 030051；3. 中北大学 微系统集成研究中心， 山西 太原 030051； 4. 中北大学 理学院， 山西 太原 030051)

纳米光栅； 微陀螺； 动力学； 灵敏度； 噪声分辨率

微机械(MEMS)陀螺广泛应用于航空、 航天、 兵器、 装备等国防军事领域[1-2]， 其主要是对微弱哥氏力引起的微位移或微应力进行高灵敏检测.

据国外桑迪亚实验室的研究显示[7-9]， 基于纳米光栅的位移检测技术具有高分辨率与低噪声的特点， 其分辨率可达飞米级， 远远高于电容检测技术的纳米级位移检测分辨率. 而将纳米光栅应用于MEMS陀螺微位移检测， 可以解决微弱哥氏力的检测难题. 本文介绍了一种基于纳米光栅检测的MEMS陀螺的设计方法， 通过MATLAB软件中的SIMULINK模块对其进行系统级仿真与计算， 得到该微陀螺的灵敏度、 噪声等参数， 从理论上证明了基于纳米光栅的微陀螺具有高灵敏度和低噪声的特点， 为高性能的微陀螺检测技术提供了理论支持.

1 纳米光栅微陀螺工作原理

纳米光栅微陀螺工作原理如图 1 所示. 首先， 内框带动质量块在X方向谐振， 当检测到Z轴角速度， 质量块将受到Y方向的……