Skip to main content
SUPERVISOR
Abolghasem Zeidaabadi Nezhad,Said Sadri
ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد راهنما) سعید صدری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed Mostafa Yaghoobi
سیدمصطفی یعقوبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Study and Analysis of A Micromachined Vibratory Rate Gyroscope
a bstract Tracking of the position of a moving object is an important engineering problem in many areas including military, industrial, medical, and consumer applications. This problem has been effectively solved with an Inertial Measurement Unit (IMU) that consists of three orthogonally placed accelerometers and gyroscopes. The resulting structure measures the linear acceleration and angular velocity of the mounting object in three dimensions. Knowing these parameters is enough to track the motion of the system with the help of additional mathematical operations. Micro Electro Mechanical Systems based vibratory rate gyroscopes are preferred in most emerging applications due to major reduction in fabrication cost, size and power consumption as well as, ease of integration with digital and electronic control systems compared to precise ring laser and fiber optic gyroscopes. These applications include robots navigation, GPS based navigation systems backup, smart airbags, anti lock braking systems, video camera picture stabilization, virtual reality headsets. Although these sensors initially fit for applications where cost and size are more important than performance, currently their performances satisfy and even surpass conventional sensing systems. In this dissertation, fundamentals of operation of the micromachined vibratory rate gyroscopes have explained with emphasis on dynamical relations, oscillation patterns, characteristics of gyroscope response to rotation rate induced coriolis force and phase relations. A gyroscope has been analyzed emphasizing on: a) suspension system analysis, b) analysis of damping mechanisms with the aim of optimizing structure design and c) electrical analysis including electrostatic drive and capacitive detection methods. Results from this analysis show the desired operation of micromechanical system.
مونیتورینگ مکان یک ذره از جمله مسائلی است که زمینه‌های کاربردی بسیاری به ویژه در بخش‌های نظامی، صنعتی، پزشکی و مصرفی پیدا کرده است. این مسئله به طرز مؤثری با استفاده از یک واحد اندازه‌گیری لختی (IMU) متشکل از سه شتاب‌سنج و سه ژیروسکوپ عمود بر هم حل شده است. ساختار حاصله شتاب خطی و سرعت زاویه‌ای ذرة متحرک متصل به خود را در سه بعد اندازه‌گیری می‌کند. دانستن این پارامترها به همراه پاره‌ای از عملیات ریاضی به منظور مونیتورینگ حرکت سیستم کافی است. ژیروسکوپ‌‌های ارتعاشی نوع سرعت مبتنی بر سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) به سبب کاهش اساسی در هزینة ساخت، اندازه و توان مصرفی؛ همچنین سهولت مجتمع‌شدن با سیستم‌های پردازشی و کنترل الکترونیکی در مقایسه با ژیروسکوپ‌های دقیق لیزر حلقوی و فیبر نوری که برای استفاده در اغلب کاربردهای نوظهور - چون ناوبری ربات‌ها، پشتیبان سیستم‌های ناوبری مبتنی بر GPS، کیسه‌های هوای هوشمند، سیستم‌های ترمز ضد‌قفل، تثبیت تصویر دوربین‌‌‌های ویدئویی، هدست‌های واقعیت مجازی و غیره - بسیار گران و حجیم اند، پیشرفتی بزرگ در زمینة ناوبری لختی و حس کردن حرکت به شمار می‌روند. گرچه هدف اصلی از ساخت این سنسورها بهره‌گیری از آنها در کاربردهایی است که هزینه و اندازه نقش مهم‌تری را بر عهده دارند، اما عملکرد آنها مدام در حال گسترش و فراتر رفتن از محدودة سیستم‌های حس کنندة مرسوم است. در این پایان‌نامه ابتدا اصول اساسی عملکرد ژیروسکوپ‌های میکروماشینکاری‌شدة ارتعاشی نوع سرعت با تکیه بر روابط دینامیکی، الگوهای نوسان, مشخصات پاسخ ژیروسکوپ به نیروی کوریولیس القایی در اثر دوران و روابط فاز بررسی شده است؛ سپس یک ژیروسکوپ با طی روندهای: الف) تحلیل سیستم تعلیق, ب) تحلیل مکانیزم‌‌های میرایی با هدف بهینه نمودن تحلیل ساختار و ج) تحلیل الکتریکی شامل شیوه‌‌های تحریک الکترواستاتیکی و آشکارسازی خازنی؛ تحلیل گردیده است. نتایج حاصل از این تحلیل نشان‌دهندة عملکرد مطلوب ساختار میکرومکانیکی تحت بررسی است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی