结合恒定谐波比与正交校正的MEMS陀螺温度性能优化研究

发布时间：2022-01-12 10:34

　　微机械（Micro-Electro-Mechanical systems,MEMS）陀螺是用于运动物体角度或角速度测量的传感器,在航空、航天、工农业领域均有着广泛的应用。标度因数与零偏是衡量陀螺性能的重要参数,因陀螺及其接口电路对温度的敏感性,存在温度漂移,限制了陀螺性能的提高。提升其温度稳定性的方法有结构优化、温度补偿、温度自校准等。本文以类蛛网式十六边形陀螺为对象,在研究常规测控系统下环境温度对陀螺性能影响的基础上,提出改进方案:通过新型恒定谐波比驱动闭环提升标度因数温度稳定性,采用正交耦合刚度校正环路抑制零偏温漂。首先,针对温度敏感的陀螺结构与接口电路增益造成驱动模态振幅随温度变化,引起标度因数漂移的问题,提出恒定谐波比驱动闭环系统。利用陀螺平行板检测电容输出信号存在多次谐波且谐波间比例包含电容振幅信息的特点,设计了自动增益控制环路,再结合锁相环,构成恒定谐波比驱动闭环系统。该系统提升驱动模态振幅稳定性,从而抑制陀螺标度因数温度漂移。然后,针对陀螺正交误差因相位误差对零偏产生耦合,引起温漂的问题,设计了正交耦合刚度闭环校正系统。闭环调整施加在陀螺正交校正电极上的直流电压实时抵消正... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２加州大学欧文分校的陀螺及测控电路??

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第一章绪论?结合恒定谐波比与正交校正的ＭＥＭＳ陀螺温度性能优化??报道了一种温度补偿方法，系统框图如图１．６（ａ）ｔ｜９］。该方法利用了陀螺谐振频率与温??度的线性关系，将频率作为虚拟温度计，实现了?〇．〇〇〇４°Ｃ的温度检测精度。补偿后，??在２５°Ｃ到５５°Ｃ范围内，偏置总误差为２°／ｈ，标度因数总误差为７００ｐｐｍ。零偏不稳定??性由０．６°／ｈ减小为０．２°／ｈ。２０１４年，该团队在文献［２０］中指出正交误差与零偏的比例??关系。基于这种特性，结合基于边带比（ｓｉｄｅｂａｎｄ?ｒａｔｉｏ）的电容检测方法以及频率温度??自检测法对陀螺进行补偿，系统框图如图１．６（ｂ）所示。实验结果显示，三小时的零偏??不稳定性可达〇．ｌ°／ｈ。??ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?＾?ｈａｒｍｏｎｉｃ??ｄｒｉｖｅ?ｍｏｄｅ?ａｍｐ?．?ａ?１０?ｆｉｒｓｔ??ＳＢＲ?ｌ［〇ｍｕ［ａ?ｒｉｕＬｏｎｉｃ??????—??卜「ｆｓ．．．?＞｜＾Ｔｅｎ１ＰｅｎｌＵｌｒＣ＞?，?ＡＧＣ?－１?Ｒｃｆｌｅｎｃｏ?．?ｔ??彡．?ｉ?Ｎ?：专?ｅ?????ｃｗｓｉ??Ｃｉ?Ｊ?＾?ｖ?Ｂｉａｓ?ａｎｄ?ＳＦ?１?ｃ?｜?．?．??匕言審１」卜丨“丨―ｉ｜?１１??＝＋?學?ｉ?ＳＦ?Ｂｉａｓ?｜?ｆ?ＡＡ．．??？?ｉ?”?ｖ?Ｒａｔｅ?＊?ｉ?＇?—?ｉ?ｔ?ｙ?ｒ?＾??＾?Ｒａｗｒａ，ｅｏｕｔｐｕ，?．．ａ?．?〇ｕ‘ｔ?１１??〇一?｜＾ｒｒ????［ｄｅｍｏｄ?ｊ??Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ?（．〇ｖ?士??ｒｏ?ｏｕｔｐｕｔ??（ａ）温度补偿系统框图?（ｂ）结合正交补偿的温度补偿系统框

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3584621