本课题要研究或解决的问题

（1）隧道效应微陀螺仪的理论计算与分析

（2）微陀螺仪的结构设计与仿真

（3）微陀螺仪的工艺设计与仿真

针对在惯性导航系统中应用的高灵敏度陀螺仪，本文介绍了基于隧道效应的微机械陀螺仪,根据隧道效应的特点提出了隧道陀螺仪的结构方案,利用Ansys软件对该陀螺进行了模态分析、静态位移分析和应力分析，证明了该结构是合理的。结合目前的加工工艺水平设计了相应的工艺流程。最后使用Intellisuite软件对该陀螺仪的工艺流程进行了仿真，验证了该工艺是可行的。

本课题的来源和主要研究内容

本课题的研究来源于国防重点实验室基金，主要研究内容有隧道效应微陀螺仪的理论分析与计算、结构设计与仿真、工艺设计与仿真。

结论

硅微机械陀螺仪是基于MEMS技术的一种微惯性器件，具有体积小、重量轻、功耗低、抗冲击、价格便宜等优点，并具有广泛的应用前景。隧道陀螺是一种高精度、低量程的微机械传感器，其高精度具体体现在对距离的变化非常敏感，当隧尖和极板之间的距离变化0.1μm时，隧道电流就会增加一个数量级，即10倍。本文设计了一种正交梁式隧道陀螺仪结构，并对该陀螺的结构设计、结构仿真、工艺设计、工艺仿真等方面进行了较为系统的研究。本论文的工作内容如下：

(1)通过查阅文献资料，详细论述了国内外微机械隧道陀螺的研究现状以及

发展状况。随着陀螺仪表尺寸的缩小，传统的电容检测技术大大影响了器件的检测灵敏度和分辨率，针对这个问题提出了新型隧道陀螺的设计方案。

(2)介绍了微机械陀螺的基本工作原理，并对结构其进行了动力学分析，对加工所需的关键工艺进行了说明。

(3)提出了隧道陀螺的结构，并对其敏感元件进行了力学分析。利用ANSYS软件对隧道陀螺进行了模态分析、静态位移分析以及应力分析。通过模态分析得到陀螺驱动模态、检测模态的谐振频率之差满足要求，极大提高了陀螺灵敏度，同时前两阶模态谐振频率与后面几阶模态的频率相差很大，有效地降低了交叉耦合对陀螺梳齿的影响，证明该结构是合理的。 

(4)针对目前的加工工艺水平，制定了切实可行的工艺流程，阐述了MEMS制造工艺，给出了隧尖的制备工艺，对隧道微机械陀螺进行了工艺仿真，并证明了该工艺是可行的。