gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2017.25.2.066-076gyroscopy-313Research ArticleСтатьиОптимизация конструкции подвижного электрода микромеханического гироскопа RR-типаImproving Design of Moving Electrode in MEMS RR-Type GyroЕвстифеевМ. И.EvstifeevM. I.

Евстифеев Михаил Илларионович. Начальник отдела.

Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

ЕлисеевД. П.EliseevD. P.

Елисеев Даниил Павлович. Старший научный сотрудник 

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (С.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC, St. Petersburg,Russian Federation2017251120252526676Copyright © Евстифеев М.И., Елисеев Д.П., 20252025Евстифеев М.И., Елисеев Д.П.Evstifeev M.I., Eliseev D.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/313

Показано, что изменение плоской формы инерционного тела микромеханического гироскопа (ММГ) при воздействии инерционных нагрузок ведет к изменению величины зазора в емкостных преобразователях вторичных колебаний. Предложен алгоритм оптимизации конструктивных параметров подвижного электрода ММГ для сохранения нечувствительности коэффициента преобразования прибора к воздействию поступательных вибраций в направлении, нормальном к плоскости диска инерционного тела, с учетом потери плоской формы.

It has been demonstrated that inertial body flat shape changing under inertial loads results in gap variation in capacitance transducer of sense oscillations. Algorithm of moving electrode design parameters improvement is proposed to keep the device conversion efficiency insensitive to translational vibrations directed normally to the inertial body disc plane, taking into account the flat shape loss.

Микромеханический гироскоп RR-типаподвижный электрод.MEMS RR-type gyromoving electrode.ReferencesПешехонов В.Г., Несенюк Л.П., Грязин Д.Г. Микромеханические инерциальные преобразователи. Современное состояние и перспективы развития // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 3. С. 28–32.Peshekhonov, V.G., Nesenyuk, L.P., and Gryazin, D.G., Micromechanical Inertial Converters. Current Status and Development Prospects, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2009, no. 3, pp. 28–32.Елисеев Д.П. Повышение виброустойчивости микромеханического гироскопа RR-типа: дис. … канд. техн. наук: 05.11.03 / Елисеев Даниил Павлович. СПб., 2015. 142 с.Eliseev, D.P., Increasing Vibration Resistance of RR-type Micromechanical Gyro, Cand. Eng. Sci. Dissertation, Saint Petersburg, 2015.Geen J. Progress in Integrated Gyroscopes. IEEE A&E Systems magazine. November, 2004. P. 12–17.Geen, J., Progress in Integrated Gyroscopes, IEEE A&E Systems magazine, November 2004, pp. 12–17.Weinberg H. Gyro Mechanical Performance: The Most Important Parameter. Technical Article MS-2158. Analog Devices, Inc. September 2011. P. 1–5.Weinberg H., Gyro Mechanical Performance: The Most Important Parameter, technical article MS-2158, Analog Devices, Inc., September 2011, pp. 1–5.Clark, T.-C., Nguyen. The Harsh Environment Robust Micromechanical Technology (HERMiT) Program: Success and Some Unfinished Business. Microwave Symposium Digest (MTT), 2012 IEEE MTT-S International, June 2012. P. 1–3.Clark, T.-C., Nguyen, The Harsh Environment Robust Micromechanical Technology (HERMiT) Program: Success and Some Unfinished Business, Microwave Symposium Digest (MTT), 2012 IEEE MTT-S International, June 2012, pp. 1–3.Habibi S., Cooper S.J., Stauffer J.-M., Dutoit B. Gun Hard Inertial Measurement Unit based on MEMS capacitive accelerometer and rate sensor. Proceedings of IEEE/ION PLANS 2008, May 6–8. 2008. P. 232–237.Habibi S., Cooper S.J., Stauffer J.-M., and Dutoit B., Gun Hard Inertial Measurement Unit Based on MEMS Capacitive Accelerometer and Rate Sensor, Proceedings of IEEE/ION PLANS 2008, May 6–8 2008, pp. 232-237.Sang Won Yoon. Vibration Isolation and Shock Protection for MEMS. University of Michigan Ph.D. Dissertation. 2009. 208 p.Sang Won Yoon, Vibration Isolation and Shock Protection for MEMS, University of Michigan, Ph.D. Dissertation, 2009.ADXRS646. High Stability, Low Noise Vibration Rejecting Yaw Rate Gyroscope / Data Sheet. Analog Devices. 2012. 12 p.ADXRS646. High Stability, Low Noise Vibration Rejecting Yaw Rate Gyroscope, data sheet, Analog Devices, 2012.Kuang J., Geen J.A. Inertial Sensors With Reduced Sensitivity To Quadrature Errors And Micromachining Inaccuracies. Patent US №8266961. Appl. No. 12/535477. published 18.09.2012.Kuang J., and Geen J. A., Inertial Sensors With Reduced Sensitivity To Quadrature Errors And Micromachining Inaccuracies, US patent no. 8266961, appl. no. 12/535477, published 18.09.2012.Hartzell A.L., da Silva M.G., Shea H.R. MEMS Reliability. Springer Science. 2011. 300 p.Hartzell A.L., da Silva M.G., and Shea H.R., MEMS Reliability, Springer Science. 2011.Евстифеев М.И., Елисеев Д.П., Ковалев А.С., Розенцвейн Д.В. Исследование динамики микромеханического гироскопа при механических воздействиях // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2011. С. 49–58Evstifeev, M.I., Eliseev, D.P., Kovalev, A.S., and Rozentsvein, D.V., Studying the dynamics of MEMS gyro under mechanical effects, Nauchno-tekhnicheskii vestnik SPbGU ITMO, 2011, pp. 49–58.Ковалев А.С., Елисеев Д.П., Белогуров А.А. Анализ уточненной математической модели ММГ RR-типа при воздействии линейных вибраций // Материалы XIV конференции молодых ученых «Навигация и управление движение». 2012. С. 435–439.Kovalev, A.S., Eliseev, D.P., and Belogurov, A.A., Analysis of refined mathematical model of RR-type MEMS gyro subjected to linear vibrations, Materialy XIV konferentsii molodykh uchenykh “Navigatsia i Upravlenie Dvizheniem” (Proceedings of the 14th Conference of Young Scientists “Navigation and Motion Control”), 2012, pp. 435–439.Пешехонов В.Г., Евстифеев М.И., Некрасов Я.А., Моисеев Н.В., Павлова С.В. Отечественный микромеханический гироскоп RR-типа. Современное состояние и перспективы // Информационное противодействие угрозам терроризма. 2012. № 19. С. 108–114.Peshekhonov, V.G., Evstifeev, M.I., Nekrasov, Ya.A., Moiseev, N.V., and Pavlova, S.V., Russian MEMS RR-type gyro. Current status and prospects, Informatsionnoe Protivodeistvie Ugrozam Terrorizma, 2012, no. 19, pp. 108-114.Патент 2561006 Российская Федерация, МПК G01С 19/56. Микромеханический вибрационный гироскоп / М. И. Евстифеев, Д. П. Елисеев; патентообладатель АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». № 2014123821/28 ; заявл. 10.06.2014 ; опубл. 20.08.2015 ; Бюл. № 23. 9 с.: ил.Evstifeev, M.I. and Eliseev, D.P., MEMS Vibratory Gyroscope, RF Patent No. 2561006, 2015.Евстифеев М.И., Елисеев Д.П. Математическая модель емкостных гребенчатых преобразователей микромеханического гироскопа RR-типа c учетом вибрационных воздействий // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. №3. С. 541–549.Evstifeev, M.I., and Eliseev, D.P., Mathematical Model of RR-type Micromechanical Gyro Capacitive Comb-Type Sensors with Account for Vibrations, Nauchno-tekhnicheskii vestnik SPbGU ITMO, 2016, vol. 16, no. 3, pp. 541–549.PTC: Technology Solutions for Ongoing Products & Service advantage [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ptc.com.PTC: Technology Solutions for Ongoing Products & Service Advantage [Online], Available: http://www.ptc.com.Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. 2-е изд., перераб и доп. Л: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. 288 с., ил.Iossel, Yu.Ya., Kochanov, E.S., and Strunskii, M.G., Raschet elektricheskoi emkosti (Calculation of Electrical Capacitance), Leningrad, Lenizdat, 1981, 2nd edition, revised.Некрасов Я.А., Павлова С.В., Моисеев Н.В. Улучшение эксплуатационных характеристик отечественного микромеханического гироскопа RR-типа // Материалы XХI Санкт-Петербургской межд. конференции по интегрированным навигационным системам. 2014. С. 226–235.Nekrasov, Ya.A., Pavlova, S.V., and Moiseev, N.V., Improving the Performance of Russian RRtype MEMS Gyro, 21st St.Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg, Elektropribor, 2014, pp. 226–235.Некрасов Я.А. Методы повышения точности съема информации в микромеханических гироскопах. Дис. … канд. техн. наук. 05.11.03. СПб., 2007. 125 с.Nekrasov, Ya.A., Methods of Information Retrieval Accuracy Enhancement in MEMS Gyros, Cand. Eng. Sci. Dissertation, St. Petersburg, 2007.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.