[發明專利]微固體模態陀螺等效電路的參數測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201110327151.4
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102508034A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 吳校生;鄭福;陳文元;張衛平;崔峰;劉武
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R27/26;G01C25/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及陀螺等效電路的參數測量方法及裝置，特別是一種微固體模態陀螺等效電路的參數測量方法及裝置。

背景技術

在研制、生產和應用壓電器件時，有關的電參數的測量是極其重要的。因此，國內外對這些參數的測量方法的研究都非常重視。得到壓電器件精確的等效電路是參數測量的基礎。

等效電路指的是同一個電路的不同的表示方法。當電路中某一部分用其等效電路代替之后，未被代替的部分電壓和電流均不發生變化，也就是說電壓和電流不變的部分只是等效部分以外的電路，故稱“對外等效”。元件的種類和位置都相同，但是在畫電路時有不同的畫線方法，就是等效電路。在許多情況下，人們常利用作用的效果相同，來認識和處理復雜的問題。現代電子技術中，在分析一些復雜電路時，人們常常只關注整個電路（或電路的某一部分）的輸入、輸出關系，即電流和電壓的變化關系。這樣就可以用一個簡單的電路代替復雜電路，使問題得到簡化。這個簡單的電路就是復雜電路的等效電路。

壓電器件等效電路的參數測量方法有傳輸法、π網絡零相位法（π網絡法)、阻抗計法、導納圓圖法等。傳輸法是把壓電元件插入一個傳輸線路中，測量整個網絡的最大和最小傳輸頻率，從而得到要測量的頻率等參數。傳輸線路法具有測量方法簡單、精確度比較高等優點，在壓電材料和壓電器件的研制和生產過程中，得到了非常廣泛的應用。其傳輸的網絡主要有π型網絡和T型網絡。π網絡法是IEC（國際電工委員會）推薦的壓電元件電參數測量方法，其頻率的測量范圍為1~250MHZ，動態諧振頻率的不確定度在±1ppm以內，動態諧振電阻的測量不確定度為±12%~±5%。但其對儀器設備的要求比較高。阻抗計法是最方便的測量方法之一，當測量某一特定頻率附近的石英晶體時了預先適當地調整振蕩回路電子元件的參數就可以比較精確地測量石英晶體的諧振頻率等參數，但測量的精度相對較低。導納圓圖法可以很精確地測量壓電振子的動態諧振頻率等參數，但需要比較復雜的設備，實現起來相對比較復雜。

對于已有的微固體模態陀螺（novel?micro?solid?gyroscope，K.?Maenaka,??H.?Kohara,?etc,?Istanbul,?19^th?IEEE?International?conference?on?Micro?Electro?Mechanical?Systems,?2006），包括基體、驅動電極、參考電極和傳感電極。基體采用微彈性固體材料，基體上下表面兩側分布有驅動電極、參考電極和傳感電極，他們在基體上下兩側完全對稱。基體上下表面均布置兩個驅動電極、兩個參考電極和四個傳感電極，它們在基體的表面是左右對稱的。驅動電極用于引導探測器開始振動，為陀螺等效電路的輸入；參考電極主要用于獲得陀螺的振動狀態；傳感電極用于獲取陀螺輸入角速度的檢測信號。所述驅動電極、參考電極和傳感電極均采用壓電材料。目前，有關微固體模態陀螺在汽車、電子、生物、軍事等各個領域中的應用越來越廣泛，然而卻沒有等效電路的分析。對于微固體模態陀螺而言，它與一般的壓電諧振器不同：通常的壓電諧振器的電極是全部覆蓋諧振器的上下表面的，而微固體模態陀螺的多個驅動、傳感和參考電極只是分布在陀螺上下表面的局部。為了提高微固體模態陀螺在驅動或檢測等電路中的可分析性，提出一種針對微固體模態陀螺等效電路的參數測量方法和裝置是非常有必要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種微固體模態陀螺等效電路的參數測量方法及裝置，提高微固體模態陀螺在驅動或檢測等電路中的可分析性。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案如下：

本發明所述微固體模態陀螺的等效電路包括一條由動態電容，動態電感和動態電阻串聯組成的支路和與這條支路并聯的靜態電容。等效電路中靜態電容表示陀螺在靜止狀態下電極之間的雜散電容；等效電路中的動態電阻、動態電容和動態電感分別表示陀螺的機械阻抗、機械柔量和機械質量。