研发高性能硅微机电陀螺,对于增强国防实力提高综合国力具有非常重要的意义。而目前我国研制的微机电陀螺在工程化应用方面还有较大差距,究其主要原因是由于微陀螺的稳定性和可靠性达不到应用的要求。本文以蝶翼式微陀螺为研究对象,围绕复杂外界环境对微陀螺性能的影响机理及环境适应性改善等开展研究,重点解决了芯片级温度闭环控制和敏感结构振动隔离等关键问题。1、简要介绍了蝶翼式微陀螺的总体结构和工作原理,研究了环境温度变化对硅微陀螺主要特性的影响规律。通过理论分析研究了硅微陀螺驱动频率与温度的关系,并通过实验测试得到驱动频率在全温区(-40℃~60℃)范围内变化了23.65Hz零偏输出值在?40℃内变化了2.43°/s。2、建立了微陀螺等效振动模型,通过有限元仿真分析了振动冲击对微陀螺关键参数的影响。蝶翼式硅微陀螺采用Z轴向的面外电容检测方式,Z轴向极易受到外界振动干扰。通过ANSYS对微陀螺敏感硅结构所产生的位移及应变进行仿真,得到了Z轴向振动对电容间隙的影响,并从理论上定量分析了振动对微陀螺接口电容输出值的影响。3、设计了蝶翼式硅微陀螺的芯片级温度闭环控制系统。通过内置的温度传感器实时获得封装内部微陀螺的温度参数,利用PID控制实时调控芯片底部的TEC热电制冷器达到设定温度,使硅微陀螺的温度性能得到有效的改善,测试结果表明微陀螺的零偏温度灵敏度在原来的基础上降低了38%。4、基于振动机冲击对微陀螺性能的影响规律,针对特定的性能指标设计了一种“轿子型”减振结构,通过激光测振仪进行扫频测试验证,设计的减振结构,可以有效的抑制930Hz以上的高频振动。