Проектирование сенсорных и актюаторных элементов микросистемной техники. Лысенко И.Е. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

2.2. Сенсоры угловых скоростей
Механические величины можно разделить на три группы [12,31-39].
К первой группе относятся линейные и угловые размеры. Это геометриJ
ческие параметры различных объектов, характеристики профилей и шероховаJ
тости поверхностей, расстояние, параметры износа трущихся частей и т.д.
Ко второй группе относятся различные силовые воздействия. Это механиJ
ческие напряжения в деталях и конструкциях, приложенная сила, крутящие моJ
менты, давления жидкостей и газов, разности давлений и т.д.
Третью группу механических величин составляют параметры движения.
Это перемещение объектов в пространстве, линейные и угловые скорости переJ
мещения, ускорения.
Для создания сенсоров механических величин используют мембранные
или балочные упругие элементы с различными топологическими параметрами
[12,31-39].
Принцип действия сенсоров угловых скоростей (гироскопов) основан на
оптических и пьезоэлектрических эффектах, эффекте изменения электрической
емкости (упругие элементы являются обкладками конденсатора в емкостных
сенсорах механических величин), эффекте изменения частоты колебаний (миJ
кромеханический резонатор) [12,31-39].
Для изготовления сенсоров механических величин могут применяться как
технологии объемной и поверхностной микрообработки, так и LIGA-технолоJ
гия.
В настоящее время наибольшее распространение получили волоконные
оптические и микромеханические гироскопы.
2.2.1. Волоконный оптический гироскоп
Волоконный оптический гироскоп (ВОГ) – это оптико-электронный приJ
бор, создание которого стало возможным лишь с развитием и совершенствоваJ
нием элементной базы квантовой электроники. Прибор предназначен для измеJ
рения угловой скорости и углов поворота подвижного объекта. Принцип дейJ
ствия ВОГ основан на эффекте Саньяка [39].
Возможность создания реального высокочувствительного ВОГ появилась
лишь с промышленной разработкой одномодового диэлектрического световода
с малым затуханием.
Сущность эффекта Саньяка заключается в следующем. Если в замкнутом
оптическом контуре в противоположных направлениях распространяются два
световых луча, то при неподвижном контуре фазовые набеги обоих лучей, проJ
шедших весь контур, будут одинаковыми. При вращении контура вокруг оси,
нормальной к плоскости контура, фазовые набеги лучей неодинаковы, а разJ
ность фаз лучей пропорциональна угловой скорости вращения контура [39].
Рассмотрим принцип работы волоконного оптического гироскопа на приJ
мере идеального кольцевого оптического контура (рис.2.3).
22

Страницы