بررسي تاثير نويز آكوستيكي پرتوان فركانس‌بالا بر عملكرد ژيروسكوپ‌ ارتعاشي MEMS

No title

در مقاله حاضر، تاثير نويزهاي آكوستيكي پرتوان فركانس‌بالا بر پاسخ ديناميكي و صحت سيگنال حسگري ژيروسكوپ‌هاي ارتعاشي MEMS مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا، با در نظر گرفتن چارچوب محافظ معادلات ديفرانسيل ديناميك سيستم با چهار درجه آزادي استخراج شده و به صورت معادلات حالت بازنويسي شده‌اند. در اين معادلات، اندركنش امواج نويز آكوستيكي به شكل نيروي مكانيكي وارد‌شده به چارچوب محافظ ژيروسكوپ در نظر گرفته شده است. در ادامه، يك مدل سيمولينك از ديناميك ژيروسكوپ ارتعاشي MEMS پياده‌سازي شده و سپس، اثر نويزهاي پرتوان فركانس ‌بالاي آكوستيكي هارمونيك و تصادفي بر عملكرد ژيروسكوپ مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين، تاثير تغييرات پارامترهاي مختلفي مانند فركانس نويز هارمونيك، سطح فشار صوتي و ضريب كيفيت ژيروسكوپ بررسي شده‌اند.

In the present article, the effects of high-power high-frequency acoustic noise on the dynamical response and fidelity of the sensing signal of the MEMS vibratory gyroscopes are investigated. At first, differential equations of motion the system with four degrees of freedom by considering the frame of the gyroscope are derived and rewritten in state-space form. In these equations, the interaction of the acoustic noise with the gyroscope is modeled as a mechanical force. Then, a Simulink model of the MEMS vibratory gyroscope dynamics is established and the effects of harmonic and random high-power high-frequency acoustic noises on the performance of gyroscope are studied. Influences of different parameters such as harmonic noise frequency, sound pressure level and quality factor of the gyroscope are explored. Numerical simulation results show the proximity of the noise frequency to the resonance of the gyroscope as well as pressure level deteriorate the sensing signal while the quality factor of the system rejects noise effects.