微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大。通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径。     

硅微机械陀螺仪结构中的电容分析

为减小杂散电容提高信噪比,分析了硅微机械陀螺仪结构中的电容.并以某硅微机械陀螺仪的理论模型为对象,建立了陀螺仪结构中的电容模型.对每种电容进行了理论分析,并借助电路仿真软件对模型进行了仿真,分析了杂散电容对输出的影响,结果表明布线与活动结构间的电容对输出有很大的影响.提出了采用新工艺和合理的布线方法减小与活动结构间的电容,从而提高信噪比.     

对称解耦硅微陀螺仪结构设计研究

硅微机械陀螺仪的驱动模态和敏感模态间的交叉耦合制约了其性能的提高。设计了一种对称解耦硅微机械陀螺仪,它的驱动机构与检测机构都做线性滑膜阻尼振动且完全解耦,使得驱动和敏感模态之间的耦合小、结构振动平稳性好、品质因数高。该微陀螺仪的驱动与检测支承梁完全相同且对称分布,使得驱动模态和敏感模态的谐振频率受加工误差和温度变化的影响近乎相同,所以频率匹配性好,结构的灵敏度大大提高。实验测试结果表明对称硅微机械陀螺仪的耦合误差得到了有效减小,并且它的驱动和检测谐振频率仅相差6Hz,其品质因数在空气条件下分别为145和117,检测模态的品质因数与采用压膜阻尼振动方式进行检测的硅微机械陀螺仪相比有了显著提高。     

水平轴硅微机械陀螺仪机电接口模型的电容分析

以水平轴硅微机械陀螺仪结构为对象,建立了陀螺仪机电接口的理论模型,分析了模型中杂散电容对输出信号的影响,并用电路分析软件对模型进行仿真。结果表明,陀螺仪活动结构与衬底、引线间的电容对输出信号的影响很大,最后提出了减小杂散电容,提高信噪比的方法。     

一种双线振动硅微机械陀螺仪驱动检测电路设计

以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高精度控制。使用二极管一次解调,简化了电路结构。检测部分使用了一种相位修正放大电路,有效减小了有用信号频率附近的幅相误差。     

硅微机械陀螺仪模拟信号检测技术研究

在陀螺测控中,信号的检测电路具有非常重要的地位.其性能直接影响着陀螺的精度.分析了几种微机械陀螺仪的模拟信号检测技术,指出了其中的不足.设计了一种针对硅微机械陀螺仪的信号检测电路,给出了设计方案的原理框图,详细分析了方案中重要环节的设计思路.电路与敏感结构进行了连接和实验.实验结果验证了设计方案的有效性.     

微机械电子隧穿陀螺仪研究初步研究􀀁

本文提出了根据微机械振动陀螺仪与电子隧道传感器相结合的设想,介绍了该型陀螺仪的工作原理,推导了陀螺仪的运动方程,从理论上阐述了该设想的可行性,仿真结果表明,该陀螺仪较电容检测陀螺仪,其灵敏度可以得到很大提高。     

一个改进型的双框架硅微机械陀螺仪􀀁

本文分析了双框架式硅微机械陀螺仪的作用机理,提出了改进双框架式硅微机械陀螺仪性能的措施.仿真结果表明,通过改进,陀螺仪的灵敏度和信噪比都可以大大提高.     

硅微陀螺仪的误差分析

以z轴硅微陀螺仪为研究对象,对加工误差产生的误差信号进行了分析.由于加工误差,使得陀螺仪结构不对称,主要表现为支承梁不对称、梳齿间距不等,产生了不等弹性、阻尼不对称以及力不平衡这三种现象.以动力学方程为基础,分析了不等弹性和阻尼不对称产生的误差信号;以静电理论为基础,分析了驱动梳齿和敏感梳齿间距不等时产生的误差信号.分析结果表明,这些误差信号包含了正交耦合误差和与有用信号同相位的误差信号.最后,介绍了一种减小正交误差的方法,并进行了仿真.     

微机械陀螺仪模态分析

利用计算机软件对有限元法构建的微机械陀螺仪模型进行分析可以掌握其各种参数。根据静电梳状驱动结构,设计符合性能指标的陀螺仪结构,并利用有限元分析法借助ANSYS软件对陀螺仪进行模态分析,从而得出陀螺仪的驱动模态和敏感模态,为已经设计的结构提供分析和修正的参考,从而提高微机械陀螺仪设计结构的品质因数。     

基于自适应控制的硅微振动陀螺仪驱动电路研究

硅微振动陀螺仪驱动模态的稳定性对其性能及可靠性有着重要作用.自激驱动能够使单个驱动模态稳定谐振在固有频率上,但对于双驱动模态,由于微机械加工误差的影响,固有频率存在偏差,很难实现频率匹配.研究了基于自适应控制的硅微振动陀螺仪的驱动电路设计,通过固定频率信号驱动和自适应调谐实现双驱动模态的一致性.理论仿真和实验结果表明该设计切实可行.     

硅微机械振动轮陀螺仪非线性动力分析􀀁

本文简单介绍了硅微机械振动轮陀螺仪的工作原理,并给出了该陀螺仪的非线性运动方程和线性化运动方程．针对该陀螺仪的运动方程,进行了数值仿真研究．根据数值仿真结果,还提出为了提高测量的线性度必须采用闭环控制．同时,还给出了闭环控制的方案．     

硅微陀螺仪闭环正交校正研究

针对硅微陀螺仪中正交误差的来源进行了分析,设计了一种基于正交校正电极的闭环控制回路。该电路通过正交校正电极产生静电耦合刚度,以此来抵消结构耦合刚度,从而抑制正交误差。给出了设计方案的原理框图,利用Simulink对整个控制回路进行仿真,仿真结果表明该方案能够较好地抑制正交误差。对加入正交校正前后的硅微陀螺仪样机进行了测试,实验结果表明加入闭环正交校正后,陀螺仪样机的正交误差信号已基本消除,零偏稳定性较校正前提高了一倍以上。     

z轴硅微陀螺仪高精度闭环驱动研究

提出了一种z轴硅微陀螺仪高精度闭环驱动方案.该方案实现了闭环驱动的相角和增益条件的解耦;对相角进行了优化控制,消除了驱动频率和驱动模态固有频率的相对频差影响;利用闭环回路中直流控制量与驱动力间的非线性关系,实现闭环自激控制.试验结果表明,1 h内,驱动频率变化的均方差为0.009 Hz,相对变化量为2.2ppm(1ppm=10-6);驱动幅度变化的均方差为0.002 5 mV,相对变化量为15ppm;驱动信号的噪声功率谱密度低于-100 dB.由此可见,本方案使陀螺仪驱动性能得到了极大提高.     

硅微振动陀螺仪驱动器自激驱动研究

为了提高硅微机械陀螺仪的检测精度,稳定驱动振动速度的幅度和频率,采用了硅微机械陀螺仪自激驱动方式.该方式能够使驱动振动自动稳定在陀螺仪驱动模态的谐振频率上.同时,采用自动增益控制(AGC)保持恒定的驱动振动幅度.根据自激驱动电路原理和现有的陀螺样品,建立了陀螺仪驱动动力学方程的等效电路模型.设计、制作了自激驱动电路,仿真和实验结果表明该方法切实可行.     

硅微机械振动陀螺零偏温度补偿研究

在对某型硅微机械振动陀螺进行大量高低温环境试验的基础上,根据试验数据,建立了一种零偏温度补偿模型,并用该模型对新测的试验数据进行了预测补偿.补偿结果表明:硅微机械陀螺经该模型补偿后零偏可以减少一个数量级,补偿效果明显.     

双框架式硅微陀螺仪正交信号分析

推导了内驱动,外检测双框架式硅微陀螺仪驱动和检测模态的运动方程.在此基础上,利用弹性主轴原理,推导了内外框弹性主轴偏转产生正交信号与敏感信号的比值表达式.同时还推导了外驱动,内检测双框架式硅微陀螺仪在内外框弹性主轴偏转产生正交信号与敏感信号的比值.分析表明,在相同情况下,前者的正交信号要远大于后者.最后测定了这两种框架式硅微陀螺仪的正交信号,大小分别为2 380.1(°)/s和376.3(°)/s,印证了理论的正确性.     

基于PID算法的大功率泵浦激光器温控系统设计

设计了一种基于数字PID算法的大功率泵浦激光器温度控制系统,该系统采用ARM2210作为处理器,高精度NTC（负温度系数热敏电阻）和TEC（半导体制冷器）分别作为温度传感器和温控执行元件,并对传统的PID算法和参数进行改进和整定、修正,驱动芯片选用MAX1968,在节省大量电路设计的同时大大提高了温度控制精度和抗干扰能力。实验结果表明：该系统在0～40℃温度范圆内的控温稳定性优于±0．05℃,能够有效抑制LD波长的漂移。     

基于LabVIEW的微机械陀螺自动测试系统开发

为了快速评估微机械陀螺的性能参数,结合NI PXI 4461数据采集卡,用LabVIEW软件实现了陀螺信号处理算法和若干关键指标测试功能,包括陀螺扫频测试、闭环驱动控制测试、标度因数和零偏等相关性能测试.实验结果表明,该自动测试系统借助LabVIEW强大的信号处理功能以及灵活的在线调试大大地提高了陀螺芯片测试与筛选的效...