• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.47-56
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• 2005

본 논문에서는 마이크로 자이로스코프를 위한 폐루프 제어기를 설계하여 그 성능이 개선됨을 보였다. 마이크로 자이로스코프는 높은 Q값을 가지는 시스템으로 그 특성상 공진 영역에서 동작하게 되는데, 개루프로 동작할 경우 선형성, 대역폭 등의 성능에 제약이 있게 된다. 폐루프 제어기는 개루프 동작시의 이러한 제약을 극복하고 성능을 개선할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 PD 제어기를 적용하였으며 실험 대상이 된 마이크로 자이로스코프는 서울대에서 설계하고 Bosch foundry에서 제작한 SNU-Bosch MEMS 자이로스코프를 사용하였다. 실험을 통해 폐루프 제어기의 성능을 검증한 결과 대역폭은 35Hz에서 78Hz로, 선형성은 2.07%에서 0.504%로, 바이어스 안정도는 0.066deg/sec에서 0.043deg/sec로 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-8
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• 2001

기존의 진동형 마이크고 자이로스코프는 고감도화를 이루기 위해 구동 모드와 검출 모드를 동조시킬 필요성이 있었다. 본 연구에서는 고유하게 조율된 두 개의 공진 모드를 갖는 광진기를 이용하여 자가동조 특성을 갖는 마이크로 자이로스프로의 응용에 대한 타당성을 검증한다. 진동하는 두 축에 대해 대칭의 구조를 가지는 2자유도 수평 공진기가 모드 동조의 필요성을 최소화하는 자이로스코프로의 응용을 위해 소개된다. 자이로스코프의 적용을 고려한 동역학적 모델이 도출되고 이는 제조된 마이크로 자이로스코프와 실험을 통해 비교 검증 된다. 마이크로 자이로스코프의 구조체는 산화막 위의 폴리실리콘 박막으로 구성되어 간단한 2마스크 공정으로 제조 가능하다. 자가동조 특성을 갖는 진동형 자이로스코프로서의 타당성이 해석 결과와 실험을 통해 검증되었다. 8개의 실험 시편에 대해서 구동 및 검출 모드의 공진 주파수를 측정했을 때, 구동 및 검출 모드의 공진 주파수에 대한 표준편차가 각각 1232Hz와 1214HZ인데 반해 비동조 주파수의 평균값은 91.75Hz를 나타내 우수한 자가동조 특성을 보였다. 샘플 중 최소 비동조 주파수는 68Hz였고 이때의 감도는 $0.034mV/sec/^{\circ}$로 측정되어 공정의 불균일성이 개선되면 녹은 감도를 구현학 수 있는 자이로스코프로서의 타당성을 확인할 수 있었다.

• 소음진동
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• 제11권1호
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• pp.132-140
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• 2001

The vibratory gyroscope can effectively measure the angular velocity as the oscillating and position-sensing mode are exactly tuned. The veering Phenomenon impedes the exact tuning, which is caused by the mode coupling of two modes. In this paper, the gyroscope's structure with two frames is introduced to minimize the veering phenomenon that destabilizes the tuning process of oscillating and position-sensing mode. Experimental results show that the Proposed structure can achieve the mode intersection without veering phenomenon.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2022-2024
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• 2003

본 논문에서는 진동형 마이크로 자이로스코프를 위한 폐루프 제어기를 설계하였으며 실험을 통하여 설계된 제어기의 성능을 검증하였다. 일반적으로 진동형 자이로스코프를 동작시키기 위해서는 구동축과 검출축의 공진 모드가 일치되도륵 설계를 하며 높은 감도를 얻기 위해서는 이 두 모드의 Q값이 클수록 유리하다. 하지만 이러한 개루프 상에서 동작 하에서는 대역폭과 선형성 등의 성능에 제약을 가져오게 되며 이를 개선하기 위해 폐루프 제어기가 필요하다. 본 논문에서는 진공도에 따른 Q값의 변화와 이에 따른 제어기의 성능을 분석하였으며 실험 결과로부터 설계된 제어기가 만족할만한 성능의 개선을 가져옴을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제41권12호
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• pp.60-65
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• 2001

• 소음진동
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• 제11권6호
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• pp.675-683
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• 2001

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권8호
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• pp.1065-1074
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• 2004

A robust optimal design considering fabrication influence has been performed for the decoupled vibratory microgyroscope fabricated by the bulk micromachining. For the analysis of the gyroscope, a design tool has been developed, by which user can perform the system level design considering electric signal process and the fabrication influence as well as mechanical characteristics. An initial design of the gyroscope is performed satisfying the performances of scale factor (or sensitivity) and phase delay, which depend on the frequency difference between driving and sensing resonant frequencies. The objective functions are formulated in order to reduce the variances of the frequency difference and the frequency in itself by fabrication error. To certify the results, the standard deviations are calculated through the Monte Caries Simulation (MCS) and compared initial deviation that is measured fabricated gyroscope chip.

• 한국기계가공학회지
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• 제7권4호
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• pp.149-154
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• 2008

The concept of robust design was introduced by Dr. G. Taguchi in the late 1940s, and his technique has become commonly known as the Taguchi method or the robust design. In this research, a robust design procedure for microgyroscope is suggested based on the kriging and optimization approaches. The kriging interpolation method is introduced to obtain the surrogate approximation model of true function. Robustness is calculated by the kriging model to reduce real function calculations. For this, objective function is represented by the probability of success, thus facilitating robust optimization. The statistics such as mean and variance are obtained based on the reliable kriging model and the second-order statistical approximation method.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.187-196
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• 2005

MEMS에서 제조 공정 오차 및 외부 응력은 진동형 자이로스코프와 같은 MEMS 소자의 제조 수율에 많은 영향을 미친다. 특히 비연성 진동형 자이로스코프의 경우 감지모드와 구동모드의 주파수 차의 특성은 수율에 직접적인 영향을 미친다. SOI (Silicon-On-Insulator) 공정 및 양극접합 공정으로 패키징된 자이로스코프의 경우, 노칭현상으로 인하여 구조물이 불균일하게 가공되며, 동시에 열팽창계수 차로 인하여 접합된 기판에 큰 휨이 발생한다. 그 결과주파수 차의 분포가 커지고, 동시에 수율은 저하되었다. 이를 개선하기 위하여 SiOG (Silicon On Glass) 기술을 적용하였다. SiOG 공정에서는 접합 후에 기판의 휨을 최소화 하기 위하여 1장의 실리콘 기관과 2장의 유리 기판을 사용하였으며, 노칭을 방지하기 위하여 금속 박막을 사용하였다. 그 결과 노칭 현상이 방지되었으며, 기판의 휨도 감소하였다. 또한 주파수 차의 분포도 매우 균일하게 되었으며, 주파수 차의 편차 또한 개선이 되었다. 그 결과 높은 수율 및 보다 강건한 MEMS 자이로스코프를 개발할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.119-123
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• 2009

Recently, a MEMS gyroscope has been broadly fabricated and used due to development of a micromachining. However, there is a difference between the modeling design and the actual product and this difference can lead to the performance variation of a MEMS gyroscope. A classical design method does not exactly estimate the performance of a MEMS gyroscope. Therefore a design process considering the design variable uncertainty has to be employed to design MEMS gyroscope model. In this paper, the equation of motion of a MEMS gyroscope model is obtained to analyze the performance of a MEMS gyroscope and the effects of the design variables on the MEMS gyroscope performance are investigated. Finally the performance of MEMS gyroscope is estimated through a statistical analysis based on sample statistics.