微型（100）矽晶圓環陀螺儀之振動分析與最佳化設計

Abstract

研究摘要 由於（100）矽晶圓具有非等向性的材料性質，會造成圓環in-plane中 與 兩個模態的頻率偏移，因此本文主要探討設計一變動寬度的新式圓環結構，來將兩個模態的頻率調整成一致，一方面確保引入角速度後能將 模態激發起來，以做為腳速度感測指標。本文首先將Timoshenko beam theory應用在圓環的推導中，探討其影響並與Euler beam theory比較，接著正式探討新式的圓環，利用Hamilton’s principle推討運動方程式，求得最佳設計變數，而後加入兩型電壓的驅動與單軸角速度的效應，利用多重尺度法真正求解出兩模態振幅的解析解，並且推導與討論Phase lock的效應。最後使用有限元素分析軟體配合上最佳化方法求得圓環最佳參數值，並與理論比較之。